微纳米结构PEDOT/碳纳米粒子复合材料的制备、热电性能与机理研究

基本信息
批准号:51573190
项目类别:面上项目
资助金额:64.00
负责人:陈光明
学科分类:
依托单位:深圳大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:许孔力,吴连英,胡新成,梁丽荣,武光宝,谭东兴
关键词:
制备聚合物复合材料热电结构性能关系
结项摘要

Thermoelectric materials are a type of clean energy material that can realize the direct conversion between thermal energy and electric energy. In contrast to inorganic thermoelectric materials, the studies of organic polymer thermoelectric materials are still at the early stage. Moreover, composites of micro- or nanostrctured poly(3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) /carbon nanotube or graphene with excellent thermoelectric property have not been reported yet. In this project, PEDOT micro- or nanoscale spheres, fibers or tubes will be employed. By organic-inorganic hybridizing approach, the evolution mechanism of electrical conductive 3D network structure will be studied; Because carbon nanotubes or graphene nanoparticles do not contact effectively, the composites will still remain the intrinsic low thermal conductivities of polymer materials; In combination of interfacial structure controlling, the molecular conformation of PEDOT chains will transform from a coil benzoid structure to a linear or expanded quinoid structure, resulting in significantly-enhanced interactions among polymer chains. As a result, the Seebeck coefficient and the electrical conductivity will be greatly enhanced simultaneously; The energy filtering effect as well as interfacial phonon scattering will be intensively studied. Through the conduction of the present project, PEDOT/carbon nanoparticle composites with excellent thermoelectric performance will be controllable prepared. The understandings toward some basic science issues including the principles of composites’ preparation and structure-function relationship will be deepened at molecular standard. In addition, the present project will benefit the exploitation of new clean energy materials and the polymer industries of our country.

热电材料是一类能够实现热能和电能直接相互转换的清洁能源材料。与无机热电材料相比,目前有机聚合物热电材料的研究仍处于起步阶段,而微纳米结构聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT) /碳纳米管或石墨烯复合热电材料尚未见报道。本项目拟采用PEDOT微纳米球、线或管等,通过有机-无机杂化过程,研究三维导电网络结构的演变进化机制;由于碳纳米粒子未能有效接触,因而复合材料整体保持聚合物的低导热特性;结合界面结构的有效调控,使得PEDOT分子构象由卷曲苯式构象转变为伸展醌式构象,增强分子链间相互作用,同时显著提高Seebeck系数和电导率;较深入研究能量过滤效应和界面声子散射等机理问题。通过本项目的实施,可控制备具有优异热电功能的PEDOT/碳纳米粒子复合材料,不仅从分子水平上加深对复合材料制备原理和结构-热电功能性关系等基本科学问题的认识,而且对开发新型清洁能源材料和我国的高分子工业等具有重要意义。

项目摘要

热电材料是一类能够实现热能和电能直接相互转换的清洁能源材料。与无机热电材料相比,目前有机聚合物热电材料的研究仍处于起步阶段,而微纳米结构聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT) /碳纳米管或石墨烯复合热电材料尚未见报道。本项目拟采用PEDOT微纳米球、线或管等,通过有机-无机杂化过程,研究三维导电网络结构的演变进化机制;由于碳纳米粒子未能有效接触,因而复合材料整体保持聚合物的低导热特性;结合界面结构的有效调控,使得PEDOT分子构象由卷曲苯式构象转变为伸展醌式构象,增强分子链间相互作用,同时显著提高Seebeck系数和电导率;较深入研究结构-性能关系和能量过滤效应等机理问题。通过本项目的实施,可控制备具有优异热电功能的PEDOT/碳纳米粒子复合材料,不仅从分子水平上加深对复合材料制备原理和结构-热电功能性关系等基本科学问题的认识,而且对开发新型清洁能源材料和我国的高分子工业等具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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