2020年10月7日
A.考斯特研究小组在探索能够将热能转化为电能的薄膜时表示，一种以前用于保护太阳能电池的聚合物可以用于消费电子领域的新应用。
Diego Rosas Villalva解释说，研究小组对如此薄的聚合物在提高设备寿命方面如此有效感到惊讶。（图片来源：©2020 KAUST）
当半导体两侧的温度不同时，电子从热区域移动到冷区域会产生电流。这种现象称为热电效应，通常需要具有坚固陶瓷结构的半导体来保持两侧的热差异。
但最新发现，聚合物也表现出热电特性，这促使人们重新思考如何充分利用这种方法来更好地收集能量，包括将其集成到可穿戴设备中。
Derya Baran和她在KAUST的团队正在帮助创建使用导电聚合物的自驱动装置，该导电聚合物包含聚苯乙烯磺酸酯（PEDOT:PSS）和聚（3,4-亚乙基二氧噻吩）链的组合。
PEDOT:PSS是一种相对经济且易于处理的应用，包括喷墨打印，由于其吸收被称为掺杂剂的增效添加剂的能力，它是领先的热电聚合物之一。
Baran团队的研究人员Diego Rosas Villalva描述了热电PEDOT:PSS薄膜经常暴露在强酸组成的掺杂剂中。这一过程消除了松散的PSS链以提高聚合物结晶度，并留下了氧化PEDOT链以增加导电性的颗粒。yabo214
我们使用硝酸是因为它是PEDOT最好的掺杂剂之一。然而，它很容易蒸发，这会随着时间的推移降低热电性能.
Diego Rosas Villalva，考斯特大学研究人员
一旦掺杂阶段结束，PEDOT:PSS薄膜必须经历一个反向过程来中和或“脱掺杂”某些导电粒子，以推进热电发电。yabo214
特征性脱蛋白石包括含有带正电胺基的短碳氢化合物。KAUST团队正在分析这些胺链的聚合版本，称为乙氧基化聚乙烯亚胺，当他们观察到PEDOT的非凡效果时：与未经处理的样品相比，使用聚乙烯亚胺脱掺杂的PSS薄膜在一周后保留了两倍的热电能。
该小组的检查表明聚乙烯亚胺成功地包裹了PEDOT:PSS薄膜以阻止硝酸的逸出。此外，这种涂层改变了热电聚合物的电子特性，使其更容易从包括体温在内的能源中产生能量。
我们没想到这种聚合物会提高器件的寿命，特别是因为它是一种小于5纳米的薄膜。它以前已经被整合到其他有机电子学中，但几乎没有在热电方面进行探索.
Diego Rosas Villalva，考斯特大学研究人员
期刊参考：
Rosas Villalva，D。，等. （2020）通过功函数修改提高酸掺杂PEDOT:PSS薄膜的热电性能和寿命。ACS应用能源材料亚博网站下载.doi.org/10.1021/acsaem.0c01511.
资料来源：https://kaust.edu.sa/en