ZnO納米線基MWNTs-PVDF及PANI-PVDF復合熱電材料的制備及熱電特性.pdf

1、分類號：密級：學校代碼：10165學號：201110935遣掌研籠大擎碩士學位論文⑨ZnO納米線基MWNTs／PVDF及PANI／PVDF復合熱電材料的制備及熱電特性作者姓名：學科、專業(yè)：研究方向：導師姓名：王玉瓊凝聚態(tài)物理納米材料與介觀物理李夢軻教授2014年3弱遼寧師范大學碩士學位論文摘要近年來，隨著納米科技的不斷進步，利用納米半導體材料具有的低維化及較大的比表面積特性實現(xiàn)電、聲輸運特性的協(xié)同調(diào)控，優(yōu)化熱電性能，拓展熱電材料的研究領

2、域，開發(fā)具有更高熱電效率、價格低廉、超輕、可伸展的新型納米熱電材料的研究已成為歐美日等各國全力發(fā)展的重要研究項目之一。為了開發(fā)新型熱電材料并實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換，使其可為未來的微納機電系統(tǒng)、電子器件提供可持續(xù)電能。本文分別研究了ZnO納米線基MWNTs／PVDF、ZnO納米線基PANI／PVDF及ZnO納米線基MWNTs／PANI／PVDF復合熱電材料的制備工藝及熱電特性。論文主要工作如下：(1)將不同比例的多壁碳管(MWNTs)與聚偏二氟乙烯

3、(PVDF)聚合物混合后，將其噴涂于n型ZnO半導體納米線陣列上，制備了一種新型ZnO納米線基MWNTs／PVDF熱電復合材料。與以往采用價格昂貴的P型與n型單壁碳納米管(SWNTs)與聚合物混合制備的復合熱電材料的特性相比，這種新型熱電復合材料在降低制造成本的同時，利用分散于聚合物中MWNTs的一維電子傳輸特性及形成的大量界面勢壘，加上ZnO半導體納米線具有的較高的載流子密度與遷移率，提高了復合熱電材料中電子的輸運特性，增加了材料對聲

4、子的散射強度。測試發(fā)現(xiàn)，在一定的溫度梯度下，隨著添加MWNTs質(zhì)量百分比的增加，熱電材料的溫差電動勢和電導率也隨之增加，但其塞貝克系數(shù)變化量卻并不大，說明分散于聚合物中MWNTs的一維電子傳輸特性及ZnO納米線及碳管與聚合物之間形成的大量界面勢壘在增強復合材料導電特性的同時，并沒有改變材料體系的導熱特性。研究表明，這種熱電材料有望替代采用P型與n型SWNTs構建的SWNTs／PVDF復合熱電材料。(2)將不同比例的聚苯胺(PANI)與聚

5、偏二氟乙烯(PVDF)聚合物混合后，將其噴涂于n型ZnO半導體納米線陣列上，制備了一種新型ZnO納米線基PANI／PVDF熱電復合材料。通過對多個樣品的熱電動勢，塞貝克系數(shù)，電導率和輸出功率等的熱電特性研究，發(fā)現(xiàn)復合材料均表現(xiàn)出了良好的熱電特性，說明采用在聚合物體系中添加導電聚合物方法可為制備新型熱電材料及提升這種復合熱電材料的熱電性能提供可行的研究及制備方法。分析發(fā)現(xiàn)，因PANI顆粒分散于聚合物PVDF基質(zhì)中形成了大量的界面勢壘，限制