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南科大材料系毕业生在知名期刊发表柔性有机热电薄膜的研究成果
2019年04月04日 科研新闻 浏览量 : 返回

近日,我校2014级本科生李其锴作为第一作者在英国皇家化学协会旗下期刊《Journal of Materials Chemistry C》上发表关于利用LiTFSI离子液体协同提升经典有机热电材料PEDOT:PSS的机械性能和热电性能的研究成果,并被选作内封面发表。李其锴在本科阶段完成了相关研究工作。

李其锴是我校材料科学与工程系2014级本科生,2018年7月毕业后选择HKU-SUSTech联培项目,目前在香港深造。大三时他加入材料系刘玮书副教授团队,在刘玮书指导下独立完成了大部分实验操作,展示了我校本科教育所培养的实验动手能力和科学素养。

近年来,随着可穿戴电子和物联网技术的兴起,柔性热电材料与器件在人体环境的应用受到越来越多的关注。有机材料给人以天生具备柔性的印象,因此成为柔性热电材料的首选。导电聚合物PEDOT:PSS是近年来被广泛关注的有机热电材料,然而大多的研究仅关注其热电性能方面的提升。

李其锴在前期的工作中发现,未经处理的PEDOT:PSS聚合物在成膜后反复弯曲不到十次循环就会出现明显裂纹,完全无法满足柔性热电器件的要求。改善PEDOT:PSS薄膜的机械柔性成为首要任务。李其锴在阅读大量的文献后,提出加入离子液体增加导电高分子链间相互作用力,形成交联结构,从而实现机械性能的改善目的。在试验过程中尝试过多种离子液体,最终选定了表现较优的LiTFSI。实验结果出乎意料,新型的柔性有机热电薄膜10000次循环后仍保持稳定的电性能。此外,该LiTFSI/PEDOT:PSS复合柔性有机热电薄膜的电学性能较未处理的PEDOT:PSS薄膜提高了近2个数量级,其功率因子达到75μW·m-1K-2,拉伸应变达到了20%以上。

图1.离子液体协同优化PEDOT:PSS的热电及机械性能

目前,发展兼具力学柔性和热电性能的柔性热电薄膜材料与器件已经是刘玮书团队的重要发展方向。刘玮书团队相关研究成果已经提交专利申请,并会被应用到新型的电子皮肤的温觉仿真中。

李其锴和刘玮书

这一工作受到广东省创新团队和广东省大学生科技创新创业培育项目的支持。研究助理邓满姣,2016级硕士张双猛对相关工作也有重要贡献。李其锴的研究得到了《Journal of Materials Chemistry C》审稿人的赞赏:

“The authors fabricated Flexible films using PEDOT:PSS modulated by ionic liquid LiTFSI and hence obtained both improved mechanical properties and TE power factor. They give a noteworthy point of view that the practical flexibility needs to get attention for application of organic thermoelectric materials.”

刘玮书特别对华南理工大学蒋庆林所参与的薄膜热导率的测试表示感谢,他认为,科学技术的发展离不开协作,跨校合作对推动粤港澳大湾区的科技创新有重要意义。

 

相关的论文连接如下:

https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2019/TC/C9TC00310J

 

供稿:材料科学与工程系

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