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用于高性能柔性热电器件的溶液衍生纳米结构 Bi2Te3 薄膜的各向异性工程
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2023-01-16 , DOI: 10.1016/j.cej.2023.141450 Jigui Shi , Xuelian Wu , Xingjin Geng , Lipeng Hu , Fusheng Liu , Weiqin Ao , Chaohua Zhang
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更新日期:2023-01-16
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2023-01-16 , DOI: 10.1016/j.cej.2023.141450 Jigui Shi , Xuelian Wu , Xingjin Geng , Lipeng Hu , Fusheng Liu , Weiqin Ao , Chaohua Zhang
柔性热电 (TE) 技术可以将人体热量转化为电能,显示出为可穿戴设备供电的巨大前景。同时实现出色的柔韧性和高 TE 性能对于无机和有机基柔性 TE 材料来说仍然是一个巨大的挑战。在这里,为了克服众所周知的 Bi 2 Te 3基材料的这一挑战,我们提出了一种由纳米结构设计和过量添加 Te 引发的各向异性工程策略。开发了两步溶液合成法制备拼接状 Bi 2 Te 2.7 Se 0.3纳米棒,可以通过丝网印刷和火花等离子体烧结工艺组装成柔性薄膜。由于纳米结构削弱了各向异性,我们的纳米棒衍生的 Bi 2 Te 2.7 Se 0.3薄膜表现出优异的弯曲柔韧性。进一步引入过量的Te可以优化这些薄膜的各向异性以及界面连接和抗氧化性。因此,在具有 10% 过量 Te 的 n 型 Bi 2 Te 2.7 Se 0.3薄膜中,可以在室温下实现~745 μWm -1 K -2的高功率因数。这些 n 型薄膜进一步组装有 p 型腿(Bi 0.5Sb 1.5 Te 3 with 4% excess Te) into a 5-pair TE device with good flexibility and stability, shows a maximum power density of ∼6.06 Wm -2 at a temperature difference of ∼28.3 K. 这项工作表明各向异性工程在溶液衍生的纳米结构薄膜可以成为平衡灵活性和 TE 特性的简便方法,进一步推进柔性 TE 设备。
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