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 同濟大學材料科學與工程學院蔡克峰教授課題組在高性能柔性熱電材料研究方向取得了重要研究進展，研究成果以論文形式于2019年7月9日發表在英國皇家化學學會著名期刊Energy & Environmental Science（影響因子33.25）上，論文題目為“Ultrahigh Power Factor and Flexible Silver Selenide-based Composite Film for Thermoelectric Devices”，該論文第一作者是同濟大學博士研究生逯瑤，蔡克峰教授、中科院上海硅酸鹽研究所陳立東研究員及南方科技大學何佳清教授為論文共同通訊作者，同濟大學是論文的第一單位。

熱電技術是一種“綠色”的能源技術，它可以直接將熱能轉化為電能或利用電能制冷，該技術的關鍵是制備高性能熱電材料。利用柔性熱電材料構筑的柔性熱電器件能直接利用人體體溫和環境的溫差進行發電，可為迅猛增長的可穿戴和醫用植入式電子設備及物聯網傳感器提供電源，因而受到越來越多的關注。無機熱電材料雖然具有優異的熱電性能，但由于其剛性和脆性一直被排除在柔性熱電材料之列。如何將無機材料的高熱電性能和柔性結合起來，是開發高性能柔性熱電材料的一大難題。  

今年初蔡克峰教授課題組在自然通訊（Nature Communications, 2019, 10, 841）上報道了硒化銀/尼龍復合柔性熱電薄膜的工作，本工作就是在該工作的基礎上，采用同樣的制備方法研究了添加銅對熱電性能的影響，通過優化組分獲得了超高功率因子的n型Ag2Se/Ag/CuAgSe復合薄膜。復合膜中Ag和CuAgSe以納米晶的形式隨機分布在Ag2Se晶粒的表面和晶界上。銀納米晶的存在極大地提升了復合薄膜的電導率，而異質界面引起的能量過濾效應又使得復合膜保持較高的Seebeck系數；薄膜室溫的功率因子達到2231.5 mW m-1 K-2，是不添加銅時的2倍多，也是至今報道的n型柔性熱電薄膜的最高值。以此復合膜設計的6個單臂組成的柔性發電器件在45 K溫差下輸出功率為490 nW（功率密度為5.42 W m-2）。同時，因為硒化銀基膜與尼龍膜之間的協同作用，復合膜具有很好的柔性（繞半徑為4 mm的圓棒彎曲1000次后功率因子僅下降10%），具有很好的應用前景。這項工作為設計高性能的復合熱電薄膜提供了新的思路。

該工作獲得國家自然科學基金重點項目的資助。

論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2019/EE/C9EE01609K           

性能優異的柔性熱電薄膜