[发明专利]纳米结构增强有机热电织物材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米结构增强有机热电织物材料的制备方法，纳米结构增强有机热电织物材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米材料液体喷涂至纤维材料或纤维材料制品上，得到纳米纤维基制品，其中，所述纳米材料液体为纳米材料和存储溶剂的混合物，每平方厘米纤维材料或纤维材料制品所喷涂纳米材料液体中纳米材料的质量为0.004～0.6g，向所述纳米纤维基制品的表面滴加氧化剂溶液和掺杂剂溶液，于0～5℃静置5～20min，再滴加混合溶液，于‑26～0℃下静置90～160h，清洗，干燥，得到纳米结构增强有机热电织物材料，本发明纳米结构增强有机热电织物材料引入纳米材料，形成纳米相能量过滤效应，提高塞贝克系数、功率因子，可有效改善热电性能。

技术领域

本发明属于热电织物技术领域，具体来说涉及一种纳米结构增强有机热电织物材料的制备方法。

背景技术

随着热电效应、量子力学以及半导体理论的发现和不断发展，热电材料逐步开发，从一开始的金属材料到半导体热电材料，再到柔软轻质的有机热电织物材料。与过去的热电材料相比，有机热电织物材料对环境友好，制造成本低，具有经济可行性和更加广阔的应用前景。有机热电织物材料作为一种实现温差电转换的功能材料，需要不断提高和突破其热电优值，以期实现优异的热电转换效率，发挥其对于人类社会重要的现实意义。

有机热电织物材料的转换效率是由热电优值(ZT值)计算得到。有机热电织物材料的热电优值与塞贝克系数，电导率成正比，与热导率成反比。因此，热电性能好的有机热电织物材料需要具备高的塞贝克系数，高的电导率以及低的热导率。利用纳米结构调控各性质之间的平衡，可以达到显著的效果。即通过将低维材料添加到有机热电基体材料中，进而调控热电材料的载流子浓度和迁移率以达到调控有机热电织物材料热电性能的目的。制备得到的复合材料因其具有不同的维数，在两相界面处会产生能量过滤效应，即高能量的载流子会通过相界和晶界，而限制低能量的载流子和声子的通过，因此，获得的复合材料塞贝克系数增加，从而复合材料的功率因子也得以增加。目前有机热电织物材料存在热电优值的各性质之间相互依赖的问题，塞贝克系数、导电率以及热导率三者之间很难达到平衡，制约着有机热电织物材料热电优值的大小，从而影响着有机热电织物材料的热电性能，因此有机热电织物材料热电性能的调控仍然面临着巨大的挑战。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种纳米结构增强有机热电织物材料的制备方法。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的纳米结构增强有机热电织物材料。

一种纳米结构增强有机热电织物材料的制备方法，包括以下步骤：

1)将纳米材料液体喷涂至纤维材料或纤维材料制品上，得到纳米纤维基制品，其中，所述纳米材料液体为纳米材料和存储溶剂的混合物，每平方厘米纤维材料或纤维材料制品所喷涂纳米材料液体中纳米材料的质量为0.004～0.6g；

在所述步骤1)中，所述纤维材料为天然纤维、化学纤维或静电纺膜。

在上述技术方案中，所述天然纤维为植物纤维或动物纤维，所述植物纤维的材质为棉或麻，所述动物纤维的材质为丝或毛；

所述化学纤维为再生纤维、合成纤维或无机纤维，所述再生纤维为黏胶纤维或醋酯纤维，所述合成纤维的材质为锦纶、涤纶、腈纶、氨纶、维纶、氯纶或丙纶(PP)，所述无机纤维为玄武岩纤维、碳纤维或玻璃纤维；

所述静电纺膜的材质为聚丙烯腈(PAN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)或聚醚酰亚胺(PEI)。

在所述步骤1)中，所述存储溶剂为无水乙醇或去离子水。

在所述步骤1)中，所述纳米材料液体中纳米材料的浓度为0.01～0.04g/mL。

在所述步骤1)中，所述纳米材料为有机纳米相结构或非有机纳米相结构。