【技术实现步骤摘要】
本申请涉及热电器件，具体涉及一种可变填充率的柔性热电器件及其制备方法。
技术介绍
1、一直以来，化石燃料在工业生产和经济生活中都发挥着主导作用，但为了减少温室气体排放、环境恶化以及缓解能源短缺等危机，寻找可持续的清洁能源(如水力、风能、太阳能、地热能和潮汐能)和/或提高能量转换效率(如废热再利用)迫在眉睫。值得注意的是，绝大部分浪费的能源主要且最终以热量的形式存在，基于赛贝克效应将热量转化为电能的热电发电机(teg)可能是一个很有前景的候选者。此外，teg可以从人体、汽车和工业部门等相关环境中获取热能，从而可以被广泛应用于多场景。如今，热电材料已经经历了一个多世纪的成熟发展，但热电器件在近年来才被重视起来，而热电性能最终是基于器件才得以体现，因此，深度探索热电器件的科学问题以及工程问题也是热电技术被推向应用的重要一环。
2、热电器件根据应用场景可以被分为刚性器件和柔性器件。刚性器件多以无机陶瓷覆铜基板与热电材料颗粒焊接而得，具有稳定、耐用、无运动部件等优势。但是针对非平面类热源时，该类型的器件由于不能变形而不能充分利用热源，导致其性能优势不明显。基于这一点，柔性热电器件在近年来成为了研究热点。
3、现有的柔性热电器件大多是以有机材料为基本框架，器件的柔韧性由材料的拉伸强度和弹性模量等物理参数决定，在一定限度范围内可实现弯曲和扭转，但是该类型器件的拉伸性能却受制于无机电极材料，尽管可采用有机电极弥补这一缺陷，但就输出性能而言是得不偿失的。而且，有机材料面对可穿戴应用尚且具有一定优势，但是对于更高要求的多用途
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种可变填充率的柔性热电器件，其具有更好的可拉伸和压缩性能以及柔性弯曲性能，具有可拼接以及可变填充率的特性，具有更为广泛的应用价值。
2、本申请的另一目的在于提供一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其方法流程简洁明了，采用拼接组装的手段，最终得到能够拉伸、压缩，可拼接以及可变填充率的热电器件产品，其应用范围更广，实用价值更高。
3、本申请的技术方案如下：
4、一方面，本申请实施例提供了一种可变填充率的柔性热电器件，其包括多个阵列分布且依次连接的器件单元，多个上述器件单元共同构成由上至下依次排列的热端基板、热电材料颗粒层和冷端基板；
5、任意一个上述器件单元均包括由上至下依次排列连接的热端基条组、热电材料颗粒阵列和冷端基条组；
6、分别位于多个上述器件单元上的多个上述热端基条组沿阵列依次连接形成上述热端基板；分别位于多个上述器件单元上的多个上述冷端基条组沿阵列依次连接形成上述冷端基板；分别位于多个上述器件单元上的多个上述热电材料颗粒阵列共同组成上述热电材料颗粒层。
7、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述热端基条组和上述冷端基条组均包括相互转动连接的内层基条和外层基条，上述内层基条设置有覆铜电极，上述内层基条与上述热电材料颗粒阵列连接。
8、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述内层基条的数量为多个，多个上述内层基条相互重叠构成整体；多个上述内层基条中，与上述热电材料颗粒阵列相邻的内层基条设置有覆铜电极。
9、另一方面，本申请实施例还提供了一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其包括如下步骤：
10、热电材料颗粒制备：准备热电材料锭体，对其进行切割、打磨和抛光，于其表面电镀形成阻挡层和焊接层，再切割成颗粒状，制得热电材料颗粒；
11、普通基条制备：准备无机板材，依次对其进行切割、打孔和抛光处理，得到普通基条；
12、覆铜电极基条制备：对制备得到的普通基条进行粗化处理并磁控覆铜形成铜层，在于铜层表面旋涂感光胶，然后依次进行曝光、显影、电镀增厚、脱模以及蚀刻处理，得到覆铜电极基条；
13、基条组装：取制备好的普通基条和覆铜电极基条，借助打好的孔将二者转动连接，得到基条组；将多个基条组阵列排布并沿阵列依次连接，组装得到基板；
14、成品器件制备：取组装好的两个基板，分别作为热端基板和冷端基板；以覆铜电极基条所在的一侧为内侧，通过回流焊接将制备好的热电材料颗粒焊接在热端基板的内侧，形成热电材料颗粒层，再同样通过回流焊接将冷端基板的内侧与热电材料颗粒层焊接在一起，得到成品热电器件；
15、或者，取两个基条组，分别作为热端基条组和冷端基条组；以覆铜电极基条所在的一侧为内侧，通过回流焊接将制备好的热电材料颗粒焊接在热端基条组的内侧，形成热电材料颗粒阵列，再同样通过回流焊接将冷端基条组的内侧与热电材料颗粒阵列焊接在一起，得到器件单元；将多个器件单元阵列排布并沿阵列依次连接，组装得到成品热电器件；其中，阵列连接在一起的多个热端基条组共同构成热端基板，阵列连接在一起的多个冷端基条组共同构成冷端基板，多个热电材料颗粒阵列共同形成热电材料颗粒层。
16、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述热电材料颗粒制备过程中，热电材料锭体为p型和n型bi2te3基锭体。
17、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述热电材料颗粒制备过程中，上述阻挡层为ni阻挡层；上述焊接层为sn焊接层。
18、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述普通基条制备过程中，无机板材的材质为铝或氧化铝。
19、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述覆铜电极基条制备过程中，进行磁控覆铜时，磁控功率为60w，磁控时间为1h。
20、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述成品器件制备步骤中，进行回流焊接时，先分别在热端基板或热端基条组，冷端基板或冷端基条组的内侧丝网印刷一层0.1mm厚的锡膏，再分别进行回流焊接。
21、进一步的，在本申请的一些实施例中，上述成品器件制备步骤中，丝网印刷于冷端基板或冷端基条组上的锡膏的熔点，低于印刷在热端基板或热端基条组上的锡膏的熔点，且至少相差50℃。
22、相对于现有技术，本申请的实施例至少具有如下优点或有益效果：
23、针对第一方面，本申请实施例提供了一种可变填充率的柔性热电器件，其由多个器件单元组装而成，而器件单元又分别包括热端基条组、热电材料颗粒阵列和冷端基条组，当多个器件单元组装在一起时，多个热端基条组连接形成热端基板，多个热电材料颗粒阵列组成热电材料颗粒层，多个冷端基条组连接形成冷端基板。因此，从器件产品整体结构来看，其既可以看做是由热电材料颗粒层，以及拼接形成的热端基板和冷端基板组成，也可以看做是由多个同时具有热端基条组、热电材料颗粒阵列和冷端基条组的“小型柔性热电器件”即器件单元组合拼接而成。借助这一独特的拼接结构，可以按照不同的实际需求来拼接成不同的形状规格，同时由于其由多个器件单元拼接形成，因此其产品器件能够具有更好的拉伸、压缩空间，具有更好的柔性弯曲性能，进而能够实现改变填充率的功能，从而极大的拓本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可变填充率的柔性热电器件，其特征在于，其包括多个阵列分布且依次连接的器件单元，多个所述器件单元共同构成由上至下依次排列的热端基板、热电材料颗粒层和冷端基板；
2.根据权利要求1所述的一种可变填充率的柔性热电器件，其特征在于，所述热端基条组和所述冷端基条组均包括相互转动连接的内层基条和外层基条，所述内层基条设置有覆铜电极，所述内层基条与所述热电材料颗粒阵列连接。
3.根据权利要求2所述的一种可变填充率的柔性热电器件，其特征在于，所述内层基条的数量为多个，多个所述内层基条相互重叠构成整体；多个所述内层基条中，与所述热电材料颗粒阵列相邻的内层基条设置有覆铜电极。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述热电材料颗粒制备过程中，热电材料锭体为P型和N型Bi2Te3基锭体。
6.根据权利要求4所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述热电材料颗粒制备过程中，
7.根据权利要求4所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述普通基条制备过程中，无机板材的材质为铝或氧化铝。
8.根据权利要求4所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述覆铜电极基条制备过程中，进行磁控覆铜时，磁控功率为60W，磁控时间为1h。
9.根据权利要求4所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述成品器件制备步骤中，进行回流焊接时，先分别在热端基板或热端基条组，冷端基板或冷端基条组的内侧丝网印刷一层0.1mm厚的锡膏，再分别进行回流焊接。
10.根据权利要求9所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述成品器件制备步骤中，丝网印刷于冷端基板或冷端基条组上的锡膏的熔点，低于印刷在热端基板或热端基条组上的锡膏的熔点，且至少相差50℃。
...【技术特征摘要】
1.一种可变填充率的柔性热电器件，其特征在于，其包括多个阵列分布且依次连接的器件单元，多个所述器件单元共同构成由上至下依次排列的热端基板、热电材料颗粒层和冷端基板；
2.根据权利要求1所述的一种可变填充率的柔性热电器件，其特征在于，所述热端基条组和所述冷端基条组均包括相互转动连接的内层基条和外层基条，所述内层基条设置有覆铜电极，所述内层基条与所述热电材料颗粒阵列连接。
3.根据权利要求2所述的一种可变填充率的柔性热电器件，其特征在于，所述内层基条的数量为多个，多个所述内层基条相互重叠构成整体；多个所述内层基条中，与所述热电材料颗粒阵列相邻的内层基条设置有覆铜电极。
4.一种如权利要求1～3任意一项所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种可变填充率的柔性热电器件的制备方法，其特征在于，所述热电材料颗粒制备过程中，热电材料锭体为p型和n型bi2te3基锭体。
6.根据权利要求4...
【专利技术属性】
技术研发人员：任广坤，田宇，魏智杰，郑哲，马粒，杨昊崴，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：
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