新型聚合物熱電材料,制造超靈敏、柔性熱傳感器

據(jù)報道，瑞典林雪平大學（Linkoping University）有機電子實驗室的科學家開發(fā)出了一種可印刷的透明超靈敏熱傳感器，該研究成果在傷口愈合、電子皮膚、智能建筑等領域具有廣泛的應用潛力。

這種超靈敏熱傳感器基于某種新型熱電材料。當熱電材料兩端出現(xiàn)溫差時，材料中的電子會從冷端移動到熱端，并會產(chǎn)生電壓差。在林雪平大學的這個項目中，研究人員開發(fā)出了一種使用離子代替電子作為電荷載體的熱電材料，使熱電效應放大了一百倍。

使用電子的熱電材料可以產(chǎn)生100 uV/K的熱電勢，相比之下，林雪平大學開發(fā)的這種新材料可以達到10 mV/K。因此，這種新材料的信號提高了100倍，很小的溫差，就可以帶來較強的信號。

該研究成果由林雪平大學有機電子實驗室、查爾姆斯理工大學（Chalmers University of Technology）、斯圖加特傳媒大學（Stuttgart Media University）和肯塔基大學（University of Kentucky）的科學家們合作開發(fā)，現(xiàn)已發(fā)表于Nature Communications期刊。

林雪平大學研究員、該成果三位主要作者之一Dan Zhao發(fā)現(xiàn)了這種新材料，一種由幾種離子聚合物凝膠組成的電解質(zhì)。其中，一些成分是p型聚合物，由帶正電的離子承載電流。這些聚合物在以前的研究工作中已為人所知。不過，她還發(fā)現(xiàn)了一種高導電性的n型聚合物凝膠，其中帶負電的離子承載電流。目前為止，很少有這樣的材料可供使用。

借助于之前印刷電子電解質(zhì)的研究結(jié)果，研究人員開發(fā)出了世界上第一個使用離子作為電荷載體的印刷熱電模塊。該模塊由鏈接的n型和p型leg組成，其中l(wèi)eg連接的數(shù)量決定了產(chǎn)生的信號強度。科學家們利用絲網(wǎng)印刷，基于不同的互補聚合物制造了一種高靈敏熱傳感器。這款熱傳感器具有將微小溫差轉(zhuǎn)換為強信號的能力：具有36個連接leg的模塊在溫差為1 K時可提供0.333 V的電壓。

“這種材料透明、柔軟且富有彈性，可用于印刷的高靈敏度產(chǎn)品，并且能夠以這種方式用于大尺寸表面。該技術也可以用于傷口愈合應用，例如創(chuàng)口貼或電子皮膚，以顯示傷口的愈合過程，”Dan Zhao說。