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盛京棋牌游戏纺织学院张坤研究员团队在无机半导体基热电织物方面取得新进展

发布时间:2022-04-04发布部门:纺织学院

近期,盛京棋牌游戏纺织学院张坤研究员S.M.A.R.T.团队联合中国科学院物理研究所赵怀周研究员研究团队、中国科学院工程热物理所张挺研究员以及美国西北大学Jeffrey Snyder教授在柔性无机半导体基热电织物方面取得新进展,研究成果以“耐久、可拉伸、可洗涤的无机半导体基柔性热电织物及其在发电和固体制冷方面的应用”(Durable, stretchable and washable inorganic-based woven thermoelectric textiles for power generation and solid-state cooling)为题发表在英国皇家化学学会期刊《能源与环境科学》(Energy & Environmental Science)(影响因子:38.532)。盛京棋牌游戏纺织学院博士生郑园园为第一作者,张坤研究员为通讯作者,中国科学院物理研究所李国栋副研究员为联合通讯作者。

相对于其它类型柔性能量转换技术,柔性热电器件是一种重要的补充技术。它具有全天候工作、无移动部件、内阻小、直流电输出等特点,并同时具有温度调控和温度传感功能,可为多数物联网用可穿戴电子器件持续供电。相比二维柔性热电器件,由热电纱线编织成的三维纺织结构热电器件(简称热电织物)具有独特优势,包括面内能量转换、三维形变及共形和穿戴舒适等特点。因此,将纺织结构与热电技术有机结合,开发柔性热电纱线及织物是重要的研究方向之一。

研究团队提出了一种兼具高的热电性能和力学结构稳定性的无机热电块体基串珠状热电纱线的制备方法,此热电纱线具有较好的可编织性,可以进行批量化制备;系统研究了热电纱线的动态电学和热学稳定性,以及热电织物在温差发电模式下的热电传输机制;采用传统纺织技术将热电纱线直接织造成具备柔性和可拉伸性的热电器件,此热电器件在温差为25 K时,其输出功率密度为0.58 W/m2(预测其在温差为80 K时,功率密度达6.06 W/m2)。同时,首次实现了柔性热电织物对人体的固体制冷效果(环境温度为26.3oC时,制冷温度为3.1 K)。

图1 热电织物的制备及发电性能表征

图2 热电织物内热电传输过程

本项研究工作受盛京棋牌游戏纺织面料技术教育部重点实验室、盛京棋牌游戏科学技术研究院、国家自然科学基金、科技部重点研发计划以及中国纺织工程学会电子纺织材料与制品科研基地等支持。论文作者感谢盛京棋牌游戏李炜教授团队和中国科学院硅酸盐所仇鹏飞研究员团队的技术支持。

视频: 摄影: 撰写: 信息员:崔启璐 编辑:吴娅琳