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Synergistic Interactions in Sequential Process Doping of Polymer/Single-walled Carbon Nanotube Nanocomposites for Enhanced n-type Thermoelectric Performance
有機小分子摻雜共軛高分子/奈米碳管熱電複合材料之協同效應及其對n型熱電元件效能提升。
Po-Shen Lin, Jhih-Min Lin, Shih-Huang Tung, Tomoya Higashihara*, and Cheng-Liang Liu*
 
2024/04/29
本研究通過不同之施體-受體共軛高分子化學結構探討n型小分子摻雜之高分子/奈米碳管複合材料之熱電性能影響。所選用的共軛高分子包含NDI-T1、NDI-T2和IID-T2,首先於溶劑中與奈米碳管混合並製備成懸浮液,進而製備成熱電薄膜元件。通過對n型小分子N-DMBI的順序摻雜,可成功將三種高分子/奈米碳管複合材料從p型轉換為n型熱電材料效能。通過對不同摻雜條件下的共軛高分子/奈米碳管複合材料進行完整的光譜、薄膜形貌和微結構分析,進一步研究了三種成分系統中三者之間的交互作用,以及對n型摻雜效率的影響。研究結果表明,n型摻雜的NDI-T1/奈米碳管複合材料具有最高的n型熱電性能,其Seebeck係數為-57.7 μV K−1,PF值為240.6 μW m−1 K−2。而NDI-T2/奈米碳管複合材料則表現出較高的p型熱電性能,同時具有相當的n型摻雜性能,因此被選擇用於製備p-n串聯的原型穿戴式熱電裝置材料。串聯穿戴式熱電裝置仍具有靈活的機械性能,並且可以利用人體體表的餘熱進行發電。在溫度差為20 K時,可達到27.7 nW的輸出功率。