MWNTs-SnS-PVDF、PANI-SnS-MWNTs-PVDF與MWNTs-PTH-PVDF復(fù)合熱電材料的制備及特性研究.pdf

1、分類號(hào)：密級(jí)：學(xué)校代碼：10165學(xué)號(hào)：201311000796遣掌研筢火擎碩士學(xué)位論文②MWNTs／SnS／PVDF、PANI／SnS／MWNTs／PVDF與MWNTs／PTH／PVDF復(fù)合熱電材料的制備及特性研究作者姓名：學(xué)科、專業(yè)：研究方向：導(dǎo)師姓名：張彤凝聚態(tài)物理納米材料與介觀物理李夢(mèng)軻教授2016年3月遼寧師范大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要熱電材料是近來(lái)新能源開發(fā)領(lǐng)域中受到人們廣泛重視的材料，通過外界溫差，熱電材料可依據(jù)Seebeck或

2、Peltier效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，可應(yīng)用于工業(yè)余熱回收利用、溫差發(fā)電、溫控及通電制冷等領(lǐng)域，但目前已開發(fā)出的聲子玻璃電子晶體、超晶格等熱電材料要么材料價(jià)格昂貴、加工工藝復(fù)雜，要么其組成包含稀有元素，有的毒性還較大，極大的限制了這些熱電材料的應(yīng)用與推廣。隨著新材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，研發(fā)具有價(jià)格低廉、制各工藝簡(jiǎn)單的新型熱電材料已成為世界各國(guó)研究者的新課題。一維納米半導(dǎo)體材料具有較好的電子傳輸特性和較大比表面積，將其與導(dǎo)電聚合物進(jìn)行復(fù)合，充分

3、利用導(dǎo)電聚合物具有的高電導(dǎo)率、低熱導(dǎo)率、延展性好、成本低及比重輕等突出優(yōu)點(diǎn)，有望制備出可取代傳統(tǒng)熱電材料的新型復(fù)合熱電材料。以此為目標(biāo)，本文將一維多壁碳管、SnS納米材料與PANI、PTH導(dǎo)電聚合物進(jìn)行了復(fù)合，開展了MWNTs／SnS／PVDF、PANI／SnS／PVDF、MWNTs／PTH／PVDF復(fù)合熱電材料的制備及熱電特性研究工作，研究結(jié)果對(duì)未來(lái)開發(fā)新型聚合物復(fù)合熱電材料提供了一種可行方法。論文主要內(nèi)容如下：(1)研究了pin結(jié)構(gòu)

4、三層復(fù)合熱電材料。實(shí)驗(yàn)中，將不同質(zhì)量百分比的硫化亞錫(SnS)粉末、多壁碳納米管(MWNTs)與聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物均勻超聲混合構(gòu)成熱電器件的P型層，將不同比例MWNTs／PVDF超聲混合構(gòu)成熱電器件的n型層，中間加一層PVDF聚合物絕緣隔離層，通過噴涂或刷涂法使三者疊壓組合，構(gòu)建了新型MWNTs／SnS／PVDF多層復(fù)合熱電材料器件。研究發(fā)現(xiàn)，該種復(fù)合熱電材料充分利用了SnS半導(dǎo)體的P型導(dǎo)電特性，同時(shí)利用其大量顆粒狀微晶彌散

5、于復(fù)合體中構(gòu)成的大量晶界，增加材料對(duì)聲子的散射強(qiáng)度。同時(shí)，利用多壁碳管良好的一維電子傳輸特性及其相互搭接纏繞形成的大量電子通道，提高了載流子的傳輸效率，增加了復(fù)合熱電材料的電導(dǎo)率。復(fù)合體中的MWNTs及SnS均勻嵌套在PVDF聚合物結(jié)構(gòu)中，形成了大量載流子的輸運(yùn)通道，確實(shí)起到了提高電導(dǎo)率的作用。測(cè)試還表明，隨著溫度梯度及SnS和MWNTs添加量的增大，該種熱電材料的電導(dǎo)率也隨之增加，產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)也越大，但其塞貝克系數(shù)S的絕對(duì)值卻變化