一种层叠状高温柔性热电能量收集器件及制备方法技术

一种层叠状高温柔性热电能量收集器件及制备方法，在柔性云母片基底上印刷有连接金属银薄膜和氧化铟敏感薄膜；氧化铟敏感薄膜和连接金属银薄膜为多个且在同一平面内排列串接而成，按照“热电臂

【技术实现步骤摘要】
一种层叠状高温柔性热电能量收集器件及制备方法


[0001]本专利技术属于柔性热电能量收集器件设计制备技术及高温余热回收
，特别涉及一种层叠状高温柔性热电能量收集器件及制备方法。

技术介绍

[0002]伴随着工业社会兴起与发展，传统能源大量使用，储量日益枯竭，热电转换器件作为一种利用热电材料能直接将热能转换为电能的能量转换器件，具有寿命长、绿色环保等优点，不仅能提高能源利用率，而且有望代替传统电池为电子器件实现无线供电。然而传统的基于碲化铋材料的热电转换器件只在低温区域表现出优异的热电性能；刚性结构使器件应用环境有限。同时应用于中高温区域的热电材料如碲化铅及其相关合金材料，属于剧毒有害化学品，对环境有害；因此基于现有高温性能优异热电材料，通过结构优化，设计一种能应用于高温区域的柔性热电收集器件，能在当前研究基础上实现对中高温余热的回收利用，提升能源的利用率。
[0003]现有的专利号为CN202210812597.4的专利申请公布了一种具有波浪形热电臂的柔性热电器件及其制作方法，利用波浪形上下起伏结构在热电臂中建立了有效温差，能应用于大曲率的热源表面的热量收集利用，但是，该专利申请受限于材料体系及结构，无法实现中高温度的废热收集。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种层叠状高温柔性热电能量收集器件及制备方法，可以实现对高温余热的回收利用，同时对环境友好，具有较高的功率密度，且易于安装，对工业生产中的高温再利用具有广阔的应用前景。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种层叠状高温柔性热电能量收集器件，在柔性云母片基底1上印刷有连接金属银薄膜2和氧化铟敏感薄膜3；氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2为多个且在同一平面内间隔排列；所述的印刷有氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2的柔性云母片基底1一边被切割，切割边的氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2不相连呈自由可运动状态，在柔性云母片基底1形成氧化铟敏感薄膜3—连接金属银薄膜2即“热电臂—Z型连接电极”串联形式，实现电气连接。
[0007]首位的连接金属银薄膜2以及末位的氧化铟敏感薄膜3均采用高温导电银浆粘连金属引线5；所述的氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2的表面均设有氧化铝保护层4，且完全覆盖。
[0008]一种层叠状高温柔性热电能量收集器件的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1：对柔性云母片基底1裁剪；并进行打磨清洗烘干；
[0010]S2：在柔性云母片基底1上采用丝网印刷法制备氧化铟敏感薄膜3，然后进行烘干处理；在柔性云母片基底1上制备连接金属银薄膜2，所述的连接金属银薄膜2与氧化铟敏感
薄膜3为多个且在同一平面内排列串接而成，然后进行烘干处理；将印刷有氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2的柔性云母片基底1一边切割，切割边的氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2不相连呈自由可运动状态，形成冷热端温差；
[0011]S3：将得到的产品在有氧高温环境下进行退火处理；
[0012]S4:在氧化铟敏感薄膜3和连接金属银薄膜2的表面制备氧化铝保护层4，厚度为25
‑
40μm，然后进行烘干处理，烘干温度为120℃
‑
150℃；
[0013]S5：采用高温导电银浆把金属引线5和首位的连接金属银薄膜2以及末位的氧化铟敏感薄膜3粘接，再在导电银浆上涂敷一层高温水泥胶；
[0014]S6：将步骤S5得到的产物利用模具压印裁去除多余的基底；将热电器件阵列热端按照层层堆叠的方式进行层叠状组装，得到最终产物。
[0015]所述步骤S2具体为：
[0016]2‑
1、氧化铟敏感薄膜3的丝网印刷浆料包括：30
‑
100nm氧化铟粉末1.0g～2.0g、环氧树脂0.15g～0.25g、聚醚胺0.12g～025g、松油醇0.10g～0.25g，使用目数为200
‑
250目之间的网板制备氧化铟敏感薄膜层3；将网板固定在丝网印刷台上，将烘干后的柔性云母片基底1放置在网板下方，使浆料透过网板均匀覆盖在柔性云母片基底1上，厚度为20
‑
30微米；
[0017]2‑
2：将印刷好氧化铟敏感薄膜阵列的产品放置在加热台上烘干，烘干温度为120℃
‑
150，时间为15
‑
20分钟；
[0018]2‑
3：连接金属银薄膜2丝网印刷浆料包括：50
‑
200nm银粉末1.5g～2.2g、环氧树脂0.15g～0.25g、聚醚胺0.12g～025g、松油醇0.15g～0.30g；将网板固定在丝网印刷台上，将步骤2
‑
2烘干好的氧化铟敏感薄膜阵列的产品放置在网板下方，使浆料透过网板均匀覆盖在印刷有氧化铟敏感薄膜阵列的柔性云母片基底1上；厚度为10
‑
12微米，进行连接金属银薄膜2的印刷；
[0019]2‑
4：将印刷好连接金属银薄膜2的产品放置在加热台上烘干，烘干温度为150℃
‑
180℃，时间为20
‑
25分钟。
[0020]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0021]1、本专利技术器件选用的柔性云母片基底、氧化铟敏感层以及连接金属薄膜Ag(银)的组合方式，得整个热电收集器件具备柔性，连接金属为Ag，具有高熔点、高电导率的优势；所述保护层材料为氧化铝，具有良好的高温化学稳定性以及绝缘性能；具有很好的高温应用性，能实现对高温热电能量收集，可应用在复杂的热源表面。
[0022]2、本专利技术所设计的层叠状柔性热电能量收集器利用丝网印刷工艺制备，在制备工艺上具有制备工艺简单、制备效率高。
[0023]3、本专利技术所增加的氧化铝保护层可以防止热电器件在高温环境下氧化失效，提高输出信号的稳定性，延长所制备器件高温环境下工作寿命。
[0024]4、本专利技术所设计的层叠状柔性热电能量收集器空间利用率大，高功率密度，可进行无损贴附。
[0025]5、本专利技术所提出的层叠状热电阵列结构可以安装在各种复杂曲面结构上，能在宽温域范围应用，应用温度最高可达1000℃，在对环境友好的情况下，实现对高温余热的回收利用。
附图说明
[0026]图1是本专利技术的结构图。
[0027]图2是本专利技术的局部截面放大图。
[0028]图3是本专利技术的装配图。
[0029]图4是本专利技术的测试输出功率图。
[0030]图中，1.柔性云母片基底，2.连接金属银薄膜，3.氧化铟敏感薄膜，4氧化铝保护层，5.金属引线。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0032]实施例一
[0033]参考图1至图3，一种层叠状高温柔性热电能量收集器件，在柔性云母片基底1上印刷有连接金属银薄膜2和氧化铟敏感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种层叠状高温柔性热电能量收集器件，其特征在于，在柔性云母片基底(1)上印刷有连接金属银薄膜(2)和氧化铟敏感薄膜(3)；氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜(2)为多个且在同一平面内间隔排列；所述的印刷有氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜(2)的柔性云母片基底(1)一边被切割，切割边的氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜2不相连呈自由可运动状态，在柔性云母片基底(1)上形成氧化铟敏感薄膜(3)—连接金属银薄膜(2)即“热电臂—Z型连接电极”串联形式，实现电气连接。2.根据权利要求书1所述的一种层叠状高温柔性热电能量收集器件，其特征在于，首位的连接金属银薄膜(2)以及末位的氧化铟敏感薄膜(3)均采用高温导电银浆粘连金属引线(5)；所述的氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜(2)的表面均设有氧化铝保护层(4)，且完全覆盖。3.根据权利要求书1所述的一种层叠状高温柔性热电能量收集器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对柔性云母片基底(1)裁剪；并进行打磨清洗烘干；S2：在柔性云母片基底(1)上采用丝网印刷法制备氧化铟敏感薄膜(3)，然后进行烘干处理；在柔性云母片基底(1)上制备连接金属银薄膜(2)，所述的连接金属银薄膜(2)与氧化铟敏感薄膜(3)为多个且在同一平面内排列串接而成，然后进行烘干处理；将印刷有氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜(2)的柔性云母片基底1一边切割，切割边的氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜(2)不相连呈自由可运动状态，形成冷热端温差；S3：将得到的产品在有氧高温环境下进行退火处理；S4:在氧化铟敏感薄膜(3)和连接金属银薄膜(2)的表面上制备氧化铝保护层(4)，厚度为25
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40μm，然后进行烘干处理，烘干温度为120℃
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150℃；S5：最后采用高温导电银浆把金属引线(5)和首位的连接金属银薄膜(2)以及末位的氧化铟敏感薄膜(3)粘接，再在导电银浆...

【专利技术属性】
技术研发人员：田边，黎瑶，刘兆钧，张仲恺，陈伦涛，雷嘉明，邢一凡，刘江江，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：