[发明专利]柔性复合热电薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种柔性复合热电薄膜及其制备方法和应用，其中，该方法包括：将表面活性剂和铜盐与多元醇混合加热，即得到混合溶液；将银源与混合溶液混合进行反应，即得到含有银纳米线的溶液；将含有银纳米线的溶液进行固液分离和清洗，即得到银纳米线；将碲源、硒源和硫源中的至少之一与银纳米线、多元醇和还原剂混合进行反应，即得到含有银基硫族化合物纳米线的溶液；将含有银基硫族化合物纳米线的溶液进行固液分离和清洗，即得到银基硫族化合物纳米线；将银基硫族化合物纳米线制成薄膜后热压处理，即得到柔性复合热电薄膜。该方法简单温和，高效节能，生产率高，可大批量生产，且通过该方法制备的柔性复合热电薄膜具有优异的热电性能和柔性。

技术领域

本发明属于热电纳米材料制备技术领域，具体涉及一种柔性复合热电薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，热电材料和器件引起了越来越广泛的关注，尤其是在可穿戴电子产品方面。通过将人体散发的热量转化为电能，柔性热电器件能够为柔性电子设备提供持久可靠的电源。与目前所使用的需要频繁充电和更换的电池相比，热电器件几乎不需要维护和人为干扰，因而使热电器件具有广阔的应用前景。热电材料是一类可以直接实现热能和电能之间相互转换的功能材料。因此，柔性热电材料的开发及器件的制备是热电领域的重要研究方向。

热电材料性能指标一般用无量纲优值ZT进行衡量，其表达式如下：ZT＝S2σT/κ，其中：S为Seebeck系数，σ为电导率，κ为热导率，T为热力学温度，S2σ为功率因子。

银基硫族化合物(Ag₂S，Ag₂Se，Ag₂Te)是一类常见的高性能热电材料，也是二元快离子导体材料。Ag₂S是人类发现的第一种快离子导体，其室温相(α-Ag₂S)为单斜结构，当温度超过455K时，变为体心立方相(β-Ag₂S)。Ag₂Se是一种n型热电材料，其室温相为四方相结构(α-Ag₂Se)，当温度升至407K时，结构从四方相转变为立方快离子导体相(β-Ag₂Se)。Ag₂Te在室温下为单斜相结构(α-Ag₂Te)，其在温度达到418K时转变为立方相(β-Ag₂Te)。

目前制备的银硫族材料大多是非柔性，限制了其在柔性热电材料上的应用。一维纳米材料具有小尺寸效应和优异的电荷传输特性，成为近年来热电材料研究和应用开发的热点。目前有关制备Ag₂Se和Ag₂Te纳米线的方法已有一些报道。然而，Ag₂S纳米线的合成方法的文献少之又少，并且制备这类银硫族纳米线缺少一种普适的合成方法。此外，银族热电材料的纳米结构设计与合成工艺优化将为开发柔性热电器件提供一种新的途径。

因此，适用于柔性热电材料的Ag₂S纳米线的合成方法有待进一步研究。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种柔性复合热电薄膜及其制备方法和应用，该制备工艺简单温和，高效节能，生产率高，可大批量生产，且通过该方法制备的柔性复合热电薄膜具有优异的热电性能和柔性，可用于设计高性能温差发电、电制冷及热电传感器等器件或柔性器件。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备柔性复合热电薄膜的方法。根据本发明的实施例，所述制备柔性复合热电薄膜的方法包括：

(1)将表面活性剂和铜盐与多元醇混合加热，以便得到混合溶液；

(2)将银源与所述混合溶液混合进行反应，以便得到含有银纳米线的溶液；

(3)将所述含有银纳米线的溶液进行固液分离和清洗，以便得到银纳米线；