熱電材料因其能直接將熱能轉化為電能，具有無運動部件、無噪音、無溫室氣體排放等一系列優(yōu)點，在能量收集、傳感以及可穿戴式電子設備等應用方面有著廣泛的應用前景。近年來，傳統(tǒng)的無機熱電材料已經被廣泛研究，但是大部分材料在室溫下塞貝克系數仍然較低，并且無法適應柔性電子設備的彎曲以及拉伸特性，這極大地限制了它們的實際應用。而熱電化學偶作為新興的的液態(tài)熱電材料，具有較大的塞貝克系數，但是熱導和電導仍有待提高，并且在應用中存在漏液以及長時間工作帶來的輸出不穩(wěn)定的風險。在這種情況下，有必要構筑一種具有優(yōu)異拉伸性和高塞貝克系數的新型熱電水凝膠，以此解決目前可穿戴電子設備中低品位熱能收集的困境。
近日，南京郵電大學有機電子與信息顯示國家重點實驗室謝燕楠教授團隊制備了一種碲納米線(Te-NWs)摻雜的PEDOT:PSS/聚乙烯醇(TPP)水凝膠。該工作系統(tǒng)地研究了Te-NWs摻雜對TPP水凝膠熱電特性的影響，優(yōu)化后的TPP水凝膠塞貝克系數為787 mV K-1，導熱系數為0.468 W m-1 K-1，拉伸應變值高達400%。此外，通過集成多個TPP水凝膠，開發(fā)了一種具有交錯Z型結構的可穿戴熱電模塊，當其施加在人體手臂上時，可實現138 mV的電壓輸出。在與電源管理單元集成后，TPP水凝膠模塊可以驅動商用計算器和白光LED等小型電子設備，在人體熱能收集和可穿戴電子產品中顯示出良好的應用潛力。
圖4. TEG的熱電特性，TPP水凝膠模塊的結構和熱電系統(tǒng)在電子設備供電中的演示。(a)結構，(b)溫差為30 K時TEG的輸出電壓。(c)輸出電壓和電流與對外加溫差的依賴關系。(d)水凝膠在不同溫度下的導熱系數。(e)溫差為30 K時TEG的電流電壓及輸出功率。(f)S和1/k值與文獻報道的比較。(g)水凝膠TEG模塊的構建。(h-i)不同連接方式下水凝膠TEG模塊輸出電壓。(j)與電源管理單元的TEG系統(tǒng)的等效電路。(k-1)該系統(tǒng)可以為電子設備供電，包括(k)電子計算器和(l)白光LED。
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285523005451
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