[发明专利]一种n型柔性热电薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及n型柔性热电薄膜及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1、将聚乙烯亚胺和全氟磺酸树脂溶解在液体溶剂中，并在溶剂中加入碳纳米管或石墨烯后混合均匀，得到混合溶液；S2、使步骤S1得到的所述混合溶液在基底上成膜后干燥，获得n型柔性热电薄膜。本发明所述制备方法将聚乙烯亚胺与全氟磺酸树脂加入到碳纳米材料中，通过所述聚乙烯亚胺修饰所述碳纳米管以使所述碳纳米管获得n型热电性能，全氟磺酸树脂添加到所述碳纳米管中，增加了所述碳纳米管的紧密程度，从而提高了所述碳纳米管的电导率，以使采用本发明所述制备方法制成的n型柔性热电薄膜具有较高的热电性能。

技术领域

本发明涉及n型热电材料，特别涉及一种n型柔性热电薄膜及其制备方法。

背景技术

n型碳纳米热电薄膜在空气中时，空气中的氧易吸附到材料的微结构中，使载流子的类型发生了改变，最终使n型热电薄膜向p型热电薄膜转变，因n型碳纳米材料由于其空气稳定性较低，热电性能较差，开发和研究较少。

当p型碳纳米材料用于制备n型材料时，需要通过与聚吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯亚胺(PEI)、三苯基膦等具有电子供体基团的聚合物或分子复合来获得n型特征，但是这种复合尽管能获得n型热电薄膜，所获得的n型热电薄膜热电性能差。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的主要目的是提供一种具有高空气稳定性的n型柔性热电薄膜，其采用的技术方案为：

一种n型柔性热电薄膜的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚乙烯亚胺和全氟磺酸树脂(Nafion)溶解在液体溶剂中，并在溶剂中加入碳纳米管或石墨烯后混合均匀，得到混合溶液；

S2、使步骤S1得到的所述混合溶液在基底上成膜后干燥，获得n型柔性热电薄膜。

步骤S2中干燥温度为50-60℃。

优选地，步骤S1中所述混合溶液中所述聚乙烯亚胺的浓度为0.03-0.05vol％。

所述混合溶液中的聚乙烯亚胺的浓度为0.03％-0.05vol％时，所述混合溶液成膜并干燥后可获得表面均匀平整，有良好的自支撑性能，可反复弯曲的n型柔性热电薄膜。

优选地，所述聚乙烯亚胺、所述全氟磺酸树脂与所述碳纳米管或石墨烯的质量比为1:1-2:3-8。

优选地，所述溶剂为水或乙醇。

优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。

优选地，所述基底为滤膜或PET膜。

步骤S1中得到的混合溶液可通过抽滤在滤膜上成膜，所述滤膜可以是聚四氟乙烯滤膜，或步骤S1中得到的混合溶液可通过涂抹在PET上成膜。

优选地，还包括步骤S3，所述步骤S3为将步骤S2中获得的所述n型柔性热电薄膜进行退火处理。

本发明中，退火温度为100-130℃，退火时间10-30min。

退火处理后的所述热电薄膜的空气稳定性增加。

本发明所述制备方法将聚乙烯亚胺与全氟磺酸树脂加入到碳纳米材料中，通过所述聚乙烯亚胺修饰所述碳纳米管以使所述碳纳米管获得n型热电性能，全氟磺酸树脂添加到所述碳纳米管中，增加了所述碳纳米管的紧密程度，从而提高了所述碳纳米管的电导率，以使采用本发明所述制备方法制成的n型柔性热电薄膜具有优异的热电性能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式