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  熱電材料因其能直接將熱能轉(zhuǎn)化為電能，具有無運(yùn)動部件、無噪音、無溫室氣體排放等一系列優(yōu)點(diǎn)，在能量收集、傳感以及可穿戴式電子設(shè)備等應(yīng)用方面有著廣泛的應(yīng)用前景。近年來，傳統(tǒng)的無機(jī)熱電材料已經(jīng)被廣泛研究，但是大部分材料在室溫下塞貝克系數(shù)仍然較低，并且無法適應(yīng)柔性電子設(shè)備的彎曲以及拉伸特性，這極大地限制了它們的實(shí)際應(yīng)用。而熱電化學(xué)偶作為新興的的液態(tài)熱電材料，具有較大的塞貝克系數(shù)，但是熱導(dǎo)和電導(dǎo)仍有待提高，并且在應(yīng)用中存在漏液以及長時間工作帶來的輸出不穩(wěn)定的風(fēng)險。在這種情況下，有必要構(gòu)筑一種具有優(yōu)異拉伸性和高塞貝克系數(shù)的新型熱電水凝膠，以此解決目前可穿戴電子設(shè)備中低品位熱能收集的困境。

  近日，南京郵電大學(xué)有機(jī)電子與信息顯示國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室謝燕楠教授團(tuán)隊制備了一種碲納米線(Te-NWs)摻雜的PEDOT:PSS/聚乙烯醇(TPP)水凝膠。該工作系統(tǒng)地研究了Te-NWs摻雜對TPP水凝膠熱電特性的影響，優(yōu)化后的TPP水凝膠塞貝克系數(shù)為787 mV K^-1，導(dǎo)熱系數(shù)為0.468 W m^-1 K^-1，拉伸應(yīng)變值高達(dá)400%。此外，通過集成多個TPP水凝膠，開發(fā)了一種具有交錯Z型結(jié)構(gòu)的可穿戴熱電模塊，當(dāng)其施加在人體手臂上時，可實(shí)現(xiàn)138 mV的電壓輸出。在與電源管理單元集成后，TPP水凝膠模塊可以驅(qū)動商用計算器和白光LED等小型電子設(shè)備，在人體熱能收集和可穿戴電子產(chǎn)品中顯示出良好的應(yīng)用潛力。

圖4. TEG的熱電特性，TPP水凝膠模塊的結(jié)構(gòu)和熱電系統(tǒng)在電子設(shè)備供電中的演示。(a)結(jié)構(gòu)，(b)溫差為30 K時TEG的輸出電壓。(c)輸出電壓和電流與對外加溫差的依賴關(guān)系。(d)水凝膠在不同溫度下的導(dǎo)熱系數(shù)。(e)溫差為30 K時TEG的電流電壓及輸出功率。(f)S和1/k值與文獻(xiàn)報道的比較。(g)水凝膠TEG模塊的構(gòu)建。(h-i)不同連接方式下水凝膠TEG模塊輸出電壓。(j)與電源管理單元的TEG系統(tǒng)的等效電路。(k-1)該系統(tǒng)可以為電子設(shè)備供電，包括(k)電子計算器和(l)白光LED。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2211285523005451