幾十年來,熱能發電在很大程度上需要系統使用昂貴復雜的金屬合金,如碲化鉍(Bi2Te3)等,不僅有毒而且對環境有害。令人欣喜的是,最近有研究表明,有機半導體能提供成本低廉可以直接從溶液中提取的代替品。這很可能會開辟熱能發電領域的新天地。
據自然材料雜志報道,瑞典的研究人員通過控制有機導電高聚合物的氧化水平,成功提高了它的熱電效能,由此極大促進了價格低廉、靈活輕便的有機熱電研究,使將廢棄物和自然熱轉變為電能的愿景更進一步。
迄今為止熱電研究的一個重大障礙是研究尋找能替代傳統無機材料的聚合物。XavierCrispin和他Linköping大學的同事成功優化了有機導電高分子與甲苯磺酸復合物的效率,并用它制作了一臺簡單的熱電發電機。雖然在室溫下這種材料的熱電效率比商業Bi2Te3低四倍,但研究小組稱,他們研究結果接近昂貴設備水平產能。Crispin表示“這是第一次將塑料、有機物質甚至導電聚合物,視為[可行]熱電材料”,“這些聚合物尚未得到充分優化,其熱電性能是相當深厚的。”同時他還補充道,導電高分子材料優化后有希望在熱能領域與無機材料競爭。
為了優化聚合物的熱電性能,團隊將其暴露二甲氨基乙烯分子蒸汽中來調控它的的氧化水平。這樣能中和聚合物帶正電性的長鏈分子,改變它的電子結構。Crispin指出,直接從溶液中處理熱電材料有利于以低成本的制造方法實現大面積的熱能發電。聚合物的靈活性也意味著新的應用,如整合紡織品TEGs。塑造熱交換器意味著它可以在特定應用下發揮最好的功能。