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高功率因子的Ag₂Se/Ag/尼龙柔性可衣着热电器件

第一作者：吴文航

通讯作者：温锦秀、罗坚义

配景介绍及内容概述

柔性热电发电器件因其可直接将热能转化为电能的奇异魅力，在可衣着电子装备领域受到了普遍的关注。在室温情形下使用的古板热电质料多为碲化铋基，但其刚性和碲元素的毒性不适用于可衣着领域。近年来，研究发明硒化银（Ag₂Se）质料因具有媲美碲化铋基质料的热电性能，同时与柔性的尼龙基底连系具有优异的力学性能，获得的柔性的硒化银/尼龙复合薄膜被视为具有潜在应用远景的室温柔性热电质料，可推广在可衣着领域使用。

克日，壹号娱乐APP柔性传感质料与器件研究开发中心温锦秀副教授和罗坚义教授课题组报道了一款高功率因子的Ag₂Se/Ag/尼龙复合柔性热电器件。该事情接纳湿化学法制备Ag₂Se纳米线，并在制备历程中通过优化AgNO₃与Se的比例，以及接纳差别还原剂，合成差别尺寸银掺杂Ag₂Se纳米质料。通过真空辅助过滤与冷压和热压相连系的成膜工艺制备Ag₂Se/Ag尼龙复合柔性热电薄膜。进一步通过串联多腿热电薄膜制作成可衣着热电器件，并研究其使用人体温差发电和差别情形下输出热电特征应用研究。

本事情以“High Power Factor of Ag₂Se/Ag/Nylon Composite Films for Wearable Thermoelectric Devices”为题已揭晓在Nanomaterials期刊上。

论文详细事情内容

图1 差别还原剂制备Ag₂Se/Ag粉末的物相、形貌表征及其对应的热电性能测试。（a）差别要领银掺杂硒化银粉末XRD图：S1和S2样品是接纳乙二醇作纯还原剂，n（AgNO₃）/n（Se）为2:1和4:1，S3和S4样品是添加L-抗坏血酸（AA）辅助还原剂，n（AgNO₃）/n（Se）为4:1；（b）对应图（a）S1-S4样品的SEM图；（c）对应图（a）S1-S4样品制备的热电复合薄膜热电性能测试。

图2 弯曲稳固性测试。（a）样品S2制备的Ag₂Se/尼龙复合薄膜弯曲2000次后电导率坚持11.5 %，（b）样品S3制备的Ag₂Se/Ag/尼龙复合薄膜弯曲2000次后电导率坚持89.4 %。

图3 Ag₂Se/Ag/尼龙复合薄膜制备的7腿热电器件的输出性能。（a）开路电压与温差之间的关系（插图是7腿热电器件照片），（b）在?T 为10 K和30 K时的输出电压和功率与电流之间的关系。（c）由手臂和情形之间的?T 爆发的6.6 mV电压图（插图是23条腿热电器件响应的红外热图像），（d）在烧杯的上（冷）外貌和下（热）外貌之间爆发的18 mV电压的照片（插图是对应的红外热图像）。

总结与展望

本文制备的Ag₂Se/Ag/尼龙复合薄膜在室温下获得了2277.3 μW?m^?1 K^?2 的功率因子，ZT 约为0.71。并且Ag₂Se/Ag/尼龙复合热电薄膜弯曲2000次后电导率仍能坚持89.4%。通过串联23腿热电薄膜制作成可衣着热电器件，在30 K的温差下爆发的电压为19 mV，最大功率为3.48 μW（对应的功率密度为35.5 W m^?2）。这项事情提供了一种优化热电薄膜的制备要领，为设计刷新的柔性热电器件提供了一条潜在的途径。

作者及团队介绍

第一作者：吴文航，男，壹号娱乐APP应用物理与质料学院2023届硕士研究生。

通讯作者：温锦秀，女，理学博士，副教授，硕士生导师，现任壹号娱乐APP应用物理与质料学院光电专业认真人，主要研究偏向为：柔性传感质料和器件及其应用研究，以第一作者身份在ACS Nano，Nano Letters，Small等主要国际期刊揭晓论文多篇，申请发明专利20项，授权专利10多项。主持项目国家自然科学基金（青年科学基金）1项，广东省基础与应用基础研究基金项目（青年基金项目）1项，壹号娱乐APP港澳联合研发基金1项。作为指导先生指导学生加入天下大学生光电设计竞赛、天下大学生物理实验竞赛、广东省“挑战杯”、广东省“攀缘妄想”等获奖多项。

通讯作者：罗坚义，男，工学博士，教授，博士生导师，现任壹号娱乐APP应用物理与质料学院院长，壹号娱乐APP柔性传感质料与器件研究开发中心主任（首创人），广东省优异青年基金获得者，国家重点研发妄想智能传感重点专项会评专家，南粤优异西席, 江门市首届 “侨乡青年模范”，江门市优异科技事情者，江门市十佳西席。主要研究领域包括：柔性传感质料与器件应用（柔性触觉传感、温度传感、气压传感和弯曲传感等）；纳米功效质料合成；智能调光变色质料与器件。

附文献及DOI号：

High Power Factor of Ag₂Se/Ag/Nylon Composite Films for Wearable Thermoelectric Devices.

DOI：10.3390/nano12234238