[发明专利]一种有机无机复合柔性半透明热电材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种有机无机复合柔性半透明热电材料的制备方法及应用，通过在柔性多孔有机聚合物模板一侧溅射透明导电层使其可以作为电化学沉积的工作电极，采用两电极法利用不同的前驱体溶液在多孔有机聚合物孔洞中定向电化学沉积不同的热电材料纳米线，得到的有机无机复合柔性半透明热电材料为透光与热电效应共存的柔性复合薄膜，一维纳米热电材料在该复合薄膜中定向排列，在不影响材料柔性和透光性的前提下，具有热电材料的性能，可以实现热能和电能的转换，也可以将一维热电材料的电势差/热势差保持最大，应用在温度传感器等柔性可穿戴设备外层或皮肤中，在使用过程中保持可视化环境，具有良好的应用前景。

技术领域：

本发明涉及柔性半透明热电材料技术领域，具体涉及一种有机无机复合柔性半透明热电材料的制备方法及应用。

背景技术：

可穿戴器件已在医疗、军事、日常生活中都有广泛的应用，其中透明可穿戴器件可同时实现内部可视，为可穿戴器件提供内部可视窗，在需要对内部实时监测的情况下，提供巨大的优势。

发明内容：

本发明的目的是提供一种有机无机复合柔性半透明热电材料的制备方法及应用，通过在柔性多孔有机聚合物模板一侧溅射透明导电层使其可以作为电化学沉积的工作电极，采用两电极法利用不同的前驱体溶液在多孔有机聚合物孔洞中定向电化学沉积不同的热电材料纳米线，得到的有机无机复合柔性半透明热电材料为透光与热电效应共存的柔性复合薄膜，一维纳米热电材料在该复合薄膜中定向排列，在不影响材料柔性和透光性的前提下，具有热电材料的性能，可以实现热能和电能的转换，也可以将一维热电材料的电势差/热势差保持最大，应用在温度传感器等柔性可穿戴设备外层或皮肤中，在使用过程中保持可视化环境，具有良好的应用前景。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种有机无机复合柔性半透明热电材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)在柔性多孔有机聚合物的一侧溅射透明导电层作为电化学沉积的工作电极及材料制备模板；柔性多孔有机聚合物为多孔聚四氟乙烯(PTFE)、多孔聚偏氟乙烯(PVDF)、多孔聚酰亚胺(PI)和多孔聚丙烯(PP)中的一种；透明导电层为锡掺杂三氧化铟(ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)中的一种；

2)制备热电材料的前驱体溶液：称取热电材料的前驱体加热溶解在1-6mol/L优选为1-3mol/L的硝酸溶液中得到澄清的热电材料的前驱体溶液；热电材料选自碲化锑(Sb₂Te₃)、碲化铋(Bi₂Te₃)、硒化铋(Bi₂Se₃)、硒化锑(Sb₂Se₃)、硒化锡(SnSe₂)、硒化铟(In₂Se₃)中的一种，热电材料的前驱体为对应的氧化物；

3)以步骤1)得到的一侧溅射透明导电层的柔性多孔有机聚合物为工作电极，石墨板作为对电极，采用两电极法利用步骤2)制备的热电材料的前驱体溶液在柔性多孔有机聚合物的孔洞中定向沉积热电材料纳米线阵列；

4)在步骤3)得到的柔性复合薄膜的另一侧溅射跟步骤1)同样的透明导电层，表面的透明导电层将一维热电材料纳米线阵列的两端分别串联实现导通状态，得到有机无机复合柔性半透明热电材料。