[发明专利]一种可拉伸多孔结构的面外型热电器件

权利要求书

1.一种可拉伸多孔结构的面外型热电器件，其特征在于：该热电器件由以下结构组成：由导电布构成的顶电极(1)和底电极(4)，由低热导率的柔性多孔材料和热电材料组成的p型热电臂(2)和n型热电臂(3)，由柔性可拉伸的高导热薄膜(5)和高导热的金属界面层(6)组成的柔性高导热基底；p型热电臂(2)和n型热电臂(3)通过银浆与顶电极(1)和底电极(4)连接，使用银浆可有效降低接触电阻；底电极(4)通过导电布自身的胶面粘在高导热薄膜(5)的上表面；金属界面层(6)通过原位生长固定在高导热薄膜(5)的下表面；

上述热电器件所使用的p型热电臂(2)和n型热电臂(3)为聚氨酯/单壁碳纳米管PU/SWCNT多孔材料，热电材料SWCNT通过超声技术包覆在柔性PU多孔材料表面，促使电热分离；

p型热电臂(2)的具体制备工艺如下：

称量20mg的SWCNT粉末放入坩埚中，使用管式炉在氮气氛围下进行热处理；60min内将温度从室温升到400℃；在400℃下保温20min；之后进行自然冷却，温度降到室温后取出SWCNT；

经热处理的SWCNT加入到50g的乙醇溶液中，进行超声分散30min，使SWCNT溶液充分分散；

将裁剪好的PU多孔立方块3×3×5mm³放入分散好的SWCNT溶液中，继续进行超声处理60min；之后将PU/SWCNT块取出，在60℃的烘箱中干燥6h，得到具有低热导率的p型热电臂；

n型热电臂(3)的具体制备工艺如下：

称量50g的乙醇和0.1g的聚乙烯亚胺PEI，在磁力搅拌器上搅拌30min，使PEI分散在乙醇溶液中；称量20mg的SWCNT倒入PEI-乙醇溶液中，磁力搅拌24h，使SWCNT氨基化；之后将搅拌过的SWCNT溶液进行超声分散30min，使SWCNT在溶液中充分分散；

将裁剪好的PU多孔立方块3×3×5mm³放入溶液中，继续进行超声处理60min；之后将PU/SWCNT块取出，在60℃的烘箱中干燥6h，得到具有低热导率的n型热电臂；

上述热电器件所使用的高导热薄膜(5)为聚二甲基硅氧烷/氮化硼-四氧化三铁PDMS/BN-Fe₃O₄，通过在高导热的BN粉末表面合成磁性物质Fe₃O₄，之后将PDMS溶液与BN-Fe₃O₄粉末混合，在磁场作用下进行固化，使PDMS/BN-Fe₃O₄内部的BN-Fe₃O₄微米片垂直于PDMS/BN-Fe₃O₄薄膜表面，进一步提高PDMS/BN-Fe₃O₄面外热导率；使PDMS/BN-Fe₃O₄同时具有拉伸性和面外热导率。

2.根据权利要求1所述的一种可拉伸多孔结构的面外型热电器件，其特征在于：制备顺序为先制备柔性可拉伸的高导热薄膜(5)，在高导热薄膜(5)下表面原位生长金属界面层(6)，将剪裁好的底电极(4)按照掩膜板粘在高导热薄膜(5)上表面的固定位置，按照掩膜板在底电极(4)表面固定位置涂银浆，将p型热电臂(2)固定在底电极(4)表面固定位置的银浆上，之后将n型热电臂(3)固定在底电极(4)表面固定位置的银浆上，将银浆涂在顶电极(1)的固定位置，之后将涂有银浆的顶电极(1)放置在p型热电臂(2)和n型热电臂(3)上表面。

3.根据权利要求1或2所述的一种可拉伸多孔结构的面外型热电器件，其特征在于：上述热电器件通过底电极、p型热电臂、n型热电臂和顶电极进行π型连接，形成多对热电臂器件，其中p型热电臂和n型热电臂交叉连接，之间串联，热电臂尺寸为3×3×5mm³，热电臂之间间距为2mm。

4.根据权利要求1或2所述的一种可拉伸多孔结构的面外型热电器件，其特征在于：上述热电器件所用的电极材料为导电布，导电布上表面为包覆有导电粒子的相互交织的纱线，下表面为导电胶；导电布自身具有柔性和可变形性，同时具有导电性；通过激光雕刻技术进行电极尺寸的切割，导电布电极的尺寸为8×3mm²。