通過靜電紡絲技術(shù)制備柔性熱電薄膜是一種非�？尚械姆椒�,制得的納米纖維會隨機(jī)交叉排列形成多孔結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)不僅可以增強(qiáng)薄膜的變形能力、柔性和延展性,還可以增加納米纖維膜中低熱導(dǎo)率的非流動空氣的含量,有利于降低納米纖維膜的導(dǎo)熱系數(shù),然而目前對于靜電紡絲在柔性熱電領(lǐng)域應(yīng)用的相關(guān)研究非常少。本工作通過靜電紡絲技術(shù)制備了具有良好自支撐性和柔性的聚（3,4-乙烯二氧噻吩）∶聚對苯乙烯磺酸鈉（PEDOT∶PSS）基納米纖維膜,并結(jié)合電化學(xué)聚合法在該納米纖維表面沉積了PEDOT導(dǎo)電層,得到了PEDOT/PEDOT∶PSS基熱電納米纖維膜。研究發(fā)現(xiàn),聚合電位和單體濃度對熱電納米纖維膜的導(dǎo)電率有很大影響,最終在聚合電位為1. 5 V、單體濃度為0. 03 mol/L時,電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)分別為9. 582 S·cm^-1和26. 7μV·K^-1,最優(yōu)PF值可達(dá)0. 68μW·m^-1·K^-2。 

【文章來源】：材料導(dǎo)報. 2020,34(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

不同單體濃度對熱電納米纖維膜熱電性能的影響

以EDOT單體(99%,Sigma-Aldrich)為原料，0.1 mol/L高氯酸鋰(99%,Sigma-Aldrich)/乙腈(分析純，上海凌峰)為電解液，在載有納米纖維膜的ITO導(dǎo)電玻璃上進(jìn)行PEDOT的電化學(xué)聚合。在該實(shí)驗(yàn)中，使用普通三電極電解池，其中負(fù)載原始納米纖維膜的ITO導(dǎo)電玻璃用作工作電極，鉑片用作對電極，飽和甘汞電極用作參比電極，采用恒電位法進(jìn)行電化學(xué)聚合沉積，反應(yīng)時間為5 min。改變電化學(xué)聚合過程中的單體濃度以及聚合電位以研究不同反應(yīng)條件對熱電納米纖維膜熱電性能的影響。將ITO導(dǎo)電玻璃取出并用去離子水、乙醇沖洗干凈;將熱電納米纖維膜取下并壓平，并在40℃下真空干燥4 h。該方法的實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示。1.3 性能表征

圖3b是不同聚合電位下在納米纖維膜表面恒電位沉積PEDOT的I-t曲線。如圖3b所示，聚合電流在前50 s內(nèi)顯著增加，而后聚合電流變化趨于穩(wěn)定，這是單體濃度變化所致。在反應(yīng)開始時電解液中單體的濃度相對較高，由于PEDOT可以在工作電極上快速聚合，從而聚合電流變化明顯;然而，隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)行，電解液中的單體逐漸消耗并趨于動態(tài)平衡，聚合反應(yīng)和聚合電流也逐漸穩(wěn)定。另外，隨著聚合電位的增大，聚合電流也增大，這是因?yàn)殡S著聚合電位的變化，在PEDOT的聚合過程中存在一定程度的過氧化情況，過氧化程度會影響聚合產(chǎn)物的電化學(xué)性能。對不同聚合電位下得到的薄膜進(jìn)行XPS分析，結(jié)果如圖3c所示。在EDOT可以發(fā)生氧化還原的聚合電位范圍內(nèi)，隨著聚合電位的增大，O1s峰的強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，之后有所減小，表明在聚合電位為1.4 V時所得的PEDOT導(dǎo)電層的過氧化程度最大。圖3d顯示了不同聚合電位下獲得的熱電納米纖維膜的電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)的變化，可見電導(dǎo)率和塞貝克系數(shù)均呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。當(dāng)聚合電位相對較高時，PEDOT在聚合反應(yīng)過程中發(fā)生了一定程度的過氧化現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)受損，分子鏈變短，最終形成共軛程度小的無序PEDOT分子鏈，從而導(dǎo)致薄膜的電導(dǎo)率下降。隨著聚合電位的進(jìn)一步增大，PEDOT的沉積速率加快，彌補(bǔ)了過氧化引起的電化學(xué)活性的損失;PE-DOT的氧化摻雜程度也有所提高，最終其熱電性能得以提高。當(dāng)聚合電位為1.2 V和1.5 V時，所得熱電納米纖維膜的功率因子相對較高。2.3 單體濃度對薄膜熱電性能的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3581765