[发明专利]一种高效纤维基热电供能材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高效纤维基热电供能材料及其制备方法。该高效纤维基热电供能材料包括纤维基自发电层和设置于纤维基自发电层上表面的光热膜。本发明通过将纤维基材浸渍于热电溶液中，再将电极设置于浸渍烘干后的纤维基材的上下表面，制备了纤维基自发电层；并通过将光热纳米颗粒和粘胶溶液混合形成的胶状光热材料涂覆于纤维基自发电层的上表面，形成了光热膜。通过上述方式，本发明能够利用光热膜吸收太阳光线及人体发出的红外线后产生的分子热运动，使纤维基自发电层的上表面温度升高，与其下表面之间形成温差，驱动热电材料产生电压，实现自发电的功能；且该高效纤维基热电供能材料热电性能优异、发电效率高、柔性好，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及热电供能材料技术领域，尤其涉及一种高效纤维基热电供能材料及其制备方法。

背景技术

热电材料是一种能够利用塞贝克效应实现电能与热能相互转换的功能材料，其使用过程无噪音、无污染，且性能稳定、使用寿命长，具有广泛的应用前景。近年来，随着全球工业化进程的加快，对能源的消耗量不断增加，能源短缺危机和环境污染问题日益严峻，热电材料作为一种可再生的绿色能源受到了人们的广泛关注。如何利用热电材料进行高效供能，是当前研究的重点。

然而，传统的热电材料主要呈块状，并存在刚性较大、容易断裂、不易携带等缺点，这些缺点在一定程度上限制了热电材料的应用，也促使热电材料由刚性材料向柔性材料的方向发展。柔性热电材料的出现不仅为热电材料的研究提供了新的方向，还拓展了热电材料在可穿戴电子器件领域的应用。因此，对柔性热电材料及其供能方式的研究具有重要意义。

公开号为CN110736559A的专利提供了一种柔性温度-压力传感器及其制备方法与应用。该专利通过浸渍-吸附的方式，将具有优异导电性和热电性的PEDOT:PSS附着于柔性三维纤维基底上，并在其上下表面制备上下电极，制备了柔性温度-压力传感器。该柔性温度-压力传感器能够利用上下表面的温差形成温差自发电，但其上下表面的温差是通过将该传感器置于加热板上实现的，而加热板的使用本身需要耗费电能，且不易随身携带，导致其应用受限。为了使这类柔性热电材料能够用于供能，有必要使其上下表面能够自主产生温差，现有技术中通常是利用体温与环境温度间的温差来进行自发电，但该温差太小，发电效率较低，难以满足实际应用的需求。因此，如何在柔性纤维基材的上下表面自主形成较大的温差是当前亟待解决的问题。

有鉴于此，有必要设计一种改进的高效纤维基热电供能材料及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高效纤维基热电供能材料及其制备方法。通过在纤维基自发电层的上表面设置光热膜，制备高效纤维基热电供能材料；利用光热膜吸收太阳光线中或人体所发出的红外线后产生的分子热运动，使纤维基自发电层的上表面温度升高，从而与其下表面之间形成温差，在竖直方向上形成热电通道，实现自发电的功能。

为实现上述目的，本发明提供了一种高效纤维基热电供能材料的制备方法，包括如下步骤：

S1、制备含有热电材料的热电溶液；

S2、将纤维基材浸渍于步骤S1制备的所述热电溶液中，取出烘干后，得到热电材料吸附量为10％～40％的纤维基材；再将电极设置于所述纤维基材的上下表面，得到纤维基自发电层；

S3、将光热纳米颗粒加入含有粘结材料的粘胶溶液中，混合均匀后得到胶状光热材料；再将所述胶状光热材料均匀涂覆于步骤S2得到的所述纤维基自发电层的上表面，经烘干处理后，所述胶状光热材料在所述上表面形成光热膜，得到高效纤维基热电供能材料。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，取出浸渍于所述热电溶液中的所述纤维基材并烘干后，则将其置于乙二醇溶液中浸泡2～5h，取出后再次进行烘干处理。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，经烘干处理形成所述光热膜后，再对所述纤维基自发电层及所述光热膜进行穿孔处理。