科學(xué)研究

材料學(xué)院張荔副教授在《Advanced Energy Materials》上發(fā)表熱電材料及器件最新研究成果

2024-06-18 15:28 文、圖/材料學(xué)院 點(diǎn)擊:[]

材料科學(xué)與工程學(xué)院(文物保護科學(xué)與技術(shù)學(xué)院)張荔副教授在Wiley雜志社旗下的國際著(zhù)名學(xué)術(shù)期刊《Advanced Energy Materials》(IF:27.8)上發(fā)表題為“Carrier Separation Boosts Thermoelectric Performance of Flexible n-type Ag2Se-based Films”的高水平研究論文。我校張荔副教授、昆士蘭科技大學(xué)陳志剛教授為論文共同通訊作者,陜西科技大學(xué)為第一通訊單位。該論文的發(fā)表提高了我校在熱電能源轉換材料領(lǐng)域的國際影響力。

自供電技術(shù)對于物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代可穿戴設備和柔性電子器件的發(fā)展具有重要意義,半導體熱電材料具有的塞貝克效應能夠將低品位熱量(如人體熱量或環(huán)境熱量)直接轉換為電能實(shí)現自供電。n型Ag2Se薄膜是室溫及近室溫區的高性能熱電材料之一,然而,Ag2Se的低載流子遷移率限制了其電導率和功率因數的進(jìn)一步提升,進(jìn)而使其作為柔性熱電器件應用時(shí)表現出不夠高的功率密度。

本項工①創(chuàng )新性的提出了一種載流子分離策略用于提升Ag2Se薄膜的電導率和功率因數。具體地,將絕緣電子供體聚乙烯亞胺(PEI)與Ag2Se復合, 其中PEI的不均勻分布可以吸引n型Ag2Se基體中的空穴,而分離的少數載流子基于庫侖斥力能夠避免對n型Ag2Se中電子顯著(zhù)散射,進(jìn)而優(yōu)化載流子遷移率,實(shí)現了Ag2Se基熱電薄膜創(chuàng )紀錄的載流子遷移率~1551.99 cm2 V?1 s?1和優(yōu)異的功率因子~22.39 W m?1 K?2;②該復合薄膜在6 mm彎曲半徑1000次彎曲后電阻僅降低了6.5 %,表現出優(yōu)異的柔性;③該復合薄膜組裝成的柔性熱電器件表現出優(yōu)異的歸一化功率密度~73.93 W m?2,遠高于已報道的Ag2Se基熱電薄膜器件。

原文鏈接:

https://doi.org/10.1002/aenm.202401890

附:代表性論文

(1) Flexible thermoelectric Materials and Devices: from Materials to Applications, Materials Today, 2021, 46, 62-108. (外封面論文,高被引論文,被引次數250次)

(2) One-step post-treatment boosts thermoelectric properties of PEDOT:PSS flexible thin films. Journal of Materials Science & Technology, 2023, 132, 81-89. (高被引論文,被引次數49次)

(3) SWCNTs/Ag2Se film with superior bending resistance and enhanced thermoelectric performance via in situ compositing. Chemical Engineering Journal, 2023, 457, 141024.

(4) Vertically designed high-performance and flexible thermoelectric generator based on optimized PEDOT:PSS/SWCNTs composite films. Chemical Engineering Journal, 2024, 486, 150305.

新聞小貼士:

張荔,陜西科技大學(xué)材料學(xué)院副教授,碩士生導師。入選陜西省高層次人才引進(jìn)計劃和陜西省科協(xié)青年人才托舉計劃。博士畢業(yè)于澳大利亞新南威爾士大學(xué),長(cháng)期從事半導體熱電能源轉換材料及器件的研究工作。擔任陜西省納米科技學(xué)會(huì )理事、中科院SCI學(xué)術(shù)期刊青年編委。主持國家級和省部級項目共8項,以第一作者或通訊作者在Mater. Today(超過(guò)250次引用)、Chem. Eng. J.、J. Mater. Chem. A、J. Mater. Sci. Technol.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Carbon等材料學(xué)領(lǐng)域國際主流期刊上發(fā)表SCI論文60余篇,其中ESI高被引論文2篇,外封面論文1篇。撰寫(xiě)英文著(zhù)作章節1篇。擔任Energy Environ. Mater.、Adv. Fiber Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、J Mater. Chem. A、Carbon、ACS Appl. Nano Mater. 等20余本國際期刊同行評審專(zhuān)家。帶領(lǐng)學(xué)生參加“挑戰杯”和“互聯(lián)網(wǎng)+”等比賽獲得省級銀獎2項和省級銅獎1項,培養研究生獲得“國家獎學(xué)金”和“優(yōu)秀碩士學(xué)位論文”。

(核稿:王卓 編輯:劉倩)

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