采用Selenium增强的聚合物化非富勒烯受体/单壁碳纳米管（SWCNT）复合材料，并结合聚合物辅助的n型掺杂技术，用于制备高性能有机热电材料

《Advanced Functional Materials》：Selenium-Incorporated Polymerized Nonfullerene Acceptors/SWCNT Composites with Polymer-Assisted n-Doping for High-Performance Organic Thermoelectrics

　　

摘要

研究者开发了含有硒元素的聚合非富勒烯受体（PNFAs），以调节其与单壁碳纳米管（SWCNTs）之间的界面相互作用，从而制备高性能有机热电复合材料。具有弯曲主链的含硒化合物PCB2Se与SWCNTs之间表现出最强的π–π相互作用，这使得CNTs分散得更好，束状结构更小，分子排列更加有序。这些结构优势使得该复合材料的电导率为609.7 S cm^?1，塞贝克系数（Seebeck coefficient）达到65.1 μV K^?1，热导率为0.32 W m^?1 K^{?1》，因此共轭聚合物/SWCNT复合材料的零温度系数（zT）达到了0.29，处于领先水平。进一步的N-DMBI掺杂使PCB2Se/SWCNT转变为高效的n型材料，其功率因数为92.5 μW m?1 K?2。光谱和电子分析表明，这种n型掺杂机制是通过PCB2Se首先从N-DMBI中接受电子，然后再将这些电子转移到CNT网络中来实现的，从而有效调控载流子分布。利用PCB2Se/CNT的双极性可加工性，制备了一种包含五个p–n结对的柔性热电发电机（TEG），其输出电压为20.8 mV。该热电发电机在4厘米半径下经过1000次弯曲循环后仍能保持稳定运行，显示出优异的机械性能。这项工作表明，基于硒的分子工程是一种实现高zT值有机热电材料及耐用柔性能量收集器件的有效策略。}

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

数据可用性声明

本研究的相关数据可应合理请求向通讯作者索取。