[发明专利]一种柔性自愈合热电发电器件及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述柔性自愈合热电发电器件包括：支撑层4、热电单元、导线3和保护层5，所述热电单元包括N型半导体热电单元2和P型半导体热电单元1，所述支撑层4呈孔洞阵列分布，所述N型半导体热电单元2和P型半导体热电单元1间隔排列，嵌入支撑层4中，所述N型半导体热电单元2和所述P型半导体热电单元1用所述导线3连接，使N型半导体热电单元2和P型半导体热电单元1构成热并联和电串联结构，形成上下电极，所述保护层5为最外层，包覆上下电极；

所述热电单元为无机热电材料；

所述导线3为液态金属；

所述支撑层4为自愈合高分子材料；

所述保护层5为碳纳米管或金属纳米颗粒掺杂的自愈合高分子材料；

所述自愈合高分子材料为二硫交联聚氨酯。

2.根据权利要求1所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述液态金属为铟镓合金，其铟、镓的质量比为1:3。

3.根据权利要求2所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述P型半导体热电单元和N型半导体热电单元采用Bi₂Te₃、Sb₂Te₃、PbTe或SiGe材料制成。

4.根据权利要求1所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述N型和P型半导体热电单元的尺寸为：长为1-2mm，宽为1-2mm，高为0.8-5mm；所述N型和P型半导体热电单元之间的间距为1-3mm。

5.根据权利要求1所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述保护层5为：掺杂10wt%碳纳米管或2wt%银或铜纳米颗粒的自愈合高分子材料。

6.根据权利要求1所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述支撑层4的形成是：将自愈合高分子材料倒入模具中，在环境中固化后形成。

7.根据权利要求6所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述的模具材料为聚四氟乙烯材料。

8.根据权利要求1所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述自愈合高分子材料的制备方法包括以下步骤：在Ar气氛下，在二月桂酸二丁基锡催化条件下，聚丙二醇与异弗尔酮二异氰酸酯在70℃下加热反应45分钟，所得PPG-IPDI预聚物与溶有4,4’-二氨基二苯二硫醚的四氢呋喃溶液通过行星搅拌器混合5分钟，然后在真空室中脱气15分钟，即得。

9.根据权利要求1-8任一所述的柔性自愈合热电发电器件，其特征在于，所述柔性自愈合热电发电器件的制备方法包括以下步骤：

（1）模具的制备：根据热电单元的尺寸及间距，通过机械加工，将聚四氟乙烯板加工成所需形状和尺寸；

（2）自愈合高分子材料的制备：在Ar气氛下，在二月桂酸二丁基锡催化条件下，聚丙二醇与异弗尔酮二异氰酸酯在70℃下加热反应45分钟，所得PPG-IPDI预聚物与溶有4,4’-二氨基二苯二硫醚的四氢呋喃溶液通过行星搅拌器混合5分钟，然后在真空室中脱气15分钟，即得；

（3）将步骤（2）中制备的自愈合材料倒入模具中，固化后形成具有孔洞阵列分布结构的多孔热电单元支撑层；

（4）将P型和N型半导体热电单元交替嵌入步骤（3）制备的热电单元支撑层中；

（5）将液态金属作为P型和N型半导体热电单元的连接导线，将步骤（4）中的P型和N型半导体热电单元依次相连，形成上下电极，使各所述热电单元形成热并联和电串联结构；

（6）向步骤（2）中制备的自愈合高分子材料中加入碳纳米管或金属纳米颗粒，磁力搅拌后，将复合材料涂敷到步骤（5）中的上下电极上，形成液态金属电极的保护层。