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中科院金属所:研制出高性能柔性复合热电材料
2018年11月27日 来源: 中国科学报

       近期,中国科学院金属研究所研究员邰凯平课题组、研究员刘畅课题组与合作者研制出一种高性能碲化铋/单壁碳纳米管(Bi2Te3/SWCNT)柔性热电材料。相关研究成果11月19日在线发表《自然—材料》上。


       热电材料是一种不需任何外力即可将热能与电能相互转换的绿色能源材料,可利用生活、生产中的废热发电,被广泛应用于温差电池供电、微系统芯片控温制冷等领域。传统的热电材料如碲化铋(Bi2Te3)由于在实际应用中无法紧密贴合具有复杂曲率变化的热源表面(如热源管道、人体体表等),导致热量散失和较低的热电转化效率;同时也难以适应热电器件日趋微型化和高度集成化发展的需要。因此,高性能柔性热电材料的研发已成为本领域研究的重点和难点。


       科研团队研制的复合材料具有良好的弯曲柔性与自支撑结构,可使用离子束、飞秒激光等微纳加工方法将其裁剪成任意几何形状和转移至各种类型的基底上,有利于灵活方便地制备各种结构的热电器件,甚至可以通过静电力等非接触式方法操控该复合热电材料。

  

       邰凯平和刘畅均表示,这款复合材料的热电转化效率与商用块体脆性热电材料性能相当,同时具有非常优异的弯曲柔性力学性能,能满足贴合任意曲率热源的需求,如人体皮肤等应用于可穿戴电子产品供电。同时,这项研究也表明该复合材料的制备原理和技术可同样适用于其他具有弱范德华力连接的层状结构半导体材料体系,在柔性半导体材料和器件领域具有广泛的应用前景。


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