Microstructures新文速递 | 郭存悦团队:有机小分子/SWCNT复合材料的制备、热电性能及应用研究进展

文摘   2024-10-31 18:11   陕西  


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文章题目Recent advances in preparation, thermoelectric properties, and applications of organic small molecule/SWCNT composites

第一作者:刘佩瑶

通讯作者:郭存悦

通讯单位:中国科学院大学

DOI:10.20517/microstructures.2024.51




图片摘要



01

背景介绍


热电材料可以实现热能和电能的直接转换,为废热与自然界热提供简单有效的利用方式。有机小分子(OSMs)由于其毒性低、易于制造、热导率低等优点,在热电器件的制造中引起了广泛的关注。单壁碳纳米管(SWCNTs)作为一种独特的一维碳同素异形体,具有优异的结构和电学特性。OSM/SWCNT复合热电材料同时具有高电导率和低热导率,引发了众多研究人员的关注,并取得了一系列成果。但基于目前的研究,小分子的结构与热电性能的关系尚不明确,复合过程中的微观机制尚不清楚,需要进一步探究。




02

文章简介


本文详细介绍了有机热电材料的相关背景,回顾了OSM/SWCNT复合热电材料的最新进展,重点总结了调控及优化OSM/SWCNT复合材料热电性能的策略,并且详细介绍了OSM/SWCNT复合热电材料的制备方法及应用。本文从多个角度总结了提高OSM/SWCNT复合材料热电性能的方法,分别是调整有机小分子能级、优化有机小分子结构、筛选合适的溶剂等,其中优化有机小分子的结构又包括调整侧链、调整取代基及末端、扭曲分子结构等多种策略,详细评述了每一种方法的特点与挑战。此外,本文总结了制备在空气中稳定的n型OSM/SWCNT复合热电材料的方法,例如封装法和分子结构调控法等。之后,本文还总结了OSM/SWCNT复合材料的制备方法,包括滴涂法、真空过滤法、微粉磨工艺法等。最后,本文介绍了OSM/SWCNT复合热电材料在热电发电机(TEG)中的应用,介绍了相关热电器件的性能。




03

结论与展望


本文综述了OSM/SWCNT复合热电材料的最新进展,总结了有机小分子结构的优化策略,复合材料的制备方法和应用。近年来,得益于新方法和技术的开发,OSM/SWCNT热电材料在结构设计和制备方法方面取得了长足进步。深入探索结构与性能之间的关系对增强OSM/SWCNT的热电性能具有重要意义,选择能级、修饰共轭骨架、定制侧链工程等结构的改变与热电性能之间关系的理论建设可以为进一步发展提供指导性建议,未来需要设计更多的小分子来探索结构与性能的关系。不同的制备方法对复合材料的性能也有很大影响,复合体系伴随界面的产生,往往会影响材料的聚集态,载流子输运机制等。同时,OSM/SWCNT复合材料的实际应用及商业潜力还远不及聚合物复合热电材料,仍需要进一步探索。





       通讯作者简介

郭存悦 教授:博士毕业于中国科学院化学研究所,主要从事于能量转换材料研究。近年来,在有机/碳纳米管复合材料领域取得系列研究成果。迄今已在国内外期刊发表论文140余篇。获授权中国发明专利25件、美国发明专利1件。担任Molecules、Current Chinese ScienceNanoscience & Nanotechnology-Asia等期刊编委。


                                                                                                    



                                                                                                    

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