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    中科院長春應化所劉俊研究員團隊利用硼氮配位鍵發展出n型高分子熱電材料
    2020-02-29  來源:高分子科技

      高分子熱電材料具有低熱導、柔韌性好以及制備工藝簡單等獨特優勢,在柔性可穿戴器件和自供電傳感器方面具有廣闊的應用前景,和無機熱電材料形成互補。構建高效率的熱電器件同時需要高效且性能相當的p型和n型熱電材料。然而,n型高分子熱電材料的發展遠遠落后于p型高分子熱電材料,僅有少數的共軛高分子可以被n摻雜,這嚴重制約了高分子熱電領域的發展。

     

      已有的可以摻雜的n型高分子半導體大都都是基于酰亞胺、內脂或噻二唑結構的。中國科學院長春應用化學研究所劉俊研究員團隊開發出一類基于硼氮配位鍵的n型有機小分子和高分子半導體,這類材料在有機太陽能電池和有機場效應晶體管器件中表現優異。近期,他們發現基于硼氮配位鍵的n型高分子半導體可以實現n型摻雜,實現作為n型高分子熱電材料的應用。基于給體-受體型(D-A)高分子骨架,在高分子骨架中嵌入硼氮配位鍵,一方面大幅度降低了高分子的LUMO能級(約0.3 eV),另一方面削弱了高分子骨架的D-A性質。因此,硼氮配位鍵實現了高分子從不能n型摻雜到可以n型摻雜的轉變。n型摻雜使硼氮配位鍵高分子的電導率從 10-8 S cm-1提升到 10-3 S cm-1,提升了5個數量級。該高分子作為熱電材料,塞貝克系數為-453.8 μV K-1,功率因子為0.02 μW m-1 K-2。該工作提供了一種設計n型高分子熱電材料的新策略。

      以上研究成果近期發表在ACS Applied Materials & Interfaces(ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, DOI: 10.1021/acsami.9b21527)上。論文第一作者為中科院長春應化所博士生董長帥,中科院長春應化所的劉俊研究員孟彬副研究員為論文的共同通訊作者。

      論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b21527?ref=pdf

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