[发明专利]聚合物基柔性热电材料

说明书

本发明提供了一种聚合物基柔性热电材料。该聚合物基柔性热电材料是以一维磁性链状镍作为导电填料，以聚偏氟乙烯作为基体材料，将一维磁性链状镍均匀分散在聚偏氟乙烯中，在聚偏氟乙烯基体中形成三维导电网络的复合材料。本发明以一维磁性链状镍作为导电填料，由于链状镍独特的一维结构更易于在聚偏氟乙烯基体中形成三维导电网络，可以在塞贝克系数基本不变的条件下，提高复合材料的电导率，从而大幅度提高热电材料的功率因数，扩展了热电材料的应用领域。

技术领域

本发明属于热电转换新能源材料技术领域，涉及一种聚合物基柔性热电材料。

背景技术

自然界中许多能源都会以热能的形式消耗，从而造成能源的利用效率降低。而热电材料是一种通过塞贝克效应，帕尔贴效应及汤姆孙效应进行热能与电能直接相互转换的材料。因此，热电材料可以将工厂废热及生活中机器产生的余热转换成可利用的资源。与传统发电、制冷设备相比，利用热电材料制作的热电器件具有体积小、无机械运动、无污染等优点。热电材料的热电效率可以由提高其功率因数(S²σ)来实现，其中，S为塞贝克系数(thermoelectric power or Seebeck coefficient)，σ为电导率。

传统的热电材料主要是锑化铋(BiSb)、碲化铋(Bi₂Te₃)和碲化铅(PbTe)等无机材料，这些材料通常都是刚性的，无法随意弯折，制造工艺复杂，而且成本昂贵。因此，传统热电材料在电子设备领域具有很大的局限性。

然而当前的柔性热电材料普遍存在功率因数低，中国专利[CN109295707A]公开了一种柔性热电纳米纤维薄膜，最大功率因数为1.2μW/m·K²。中国专利[CN108504049A]公开了一种高性能柔性热电薄膜，其室温最大功率因数分别为4.68μW/m·K²和0.76μW/m·K²。难以满足实际使用的问题，限制了柔性热电材料的应用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种聚合物基柔性热电材料。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种聚合物基柔性热电材料，该聚合物基柔性热电材料是以一维磁性链状镍作为导电填料，以聚偏氟乙烯作为基体材料，将一维磁性链状镍均匀分散在聚偏氟乙烯中，在聚偏氟乙烯基体中形成三维导电网络的复合材料。

在上述的聚合物基柔性热电材料中，该聚合物基柔性热电材料，按质量份数计，由30-75份的一维磁性链状镍和25-70份的聚偏氟乙烯基体组成。

在上述的聚合物基柔性热电材料中，该聚合物基柔性热电材料的厚度为0.2mm±0.05mm。

在上述的聚合物基柔性热电材料中，所述的一维磁性链状镍由六水合氯化镍、氢氧化钠、乙二醇和水合肼通过液相还原法获得。

在上述的聚合物基柔性热电材料中，所述的液相还原法制备一维磁性链状镍，步骤如下：

A、将六水合氯化镍和氢氧化钠溶解在乙二醇溶液中，然后再将水合肼溶液滴入上述溶液中，搅拌至混合均匀，

B、将混合溶液转入反应釜中，并且在外加磁场及温度条件下完全反应，

C、将反应物分离清洗后得到一维磁性链状镍。

在上述的聚合物基柔性热电材料中，所述的一维磁性链状镍的反应原料中六水合氯化镍、氢氧化钠和水合肼溶液的质量比为1.188：1-1.2：4-9。

在上述的聚合物基柔性热电材料中，所述的步骤B为将混合溶液倒入特氟龙反应釜中，并放置于磁场强度为0.2-0.3T，温度条件为110-125℃的加热炉中下加热2-3小时，完全反应。