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新型聚合物热电材料 制造超灵敏、柔性热传感器

2019-04-03 10:45
来源: 微迷网

据麦姆斯咨询报道,瑞典林雪平大学(Linkoping University)有机电子实验室的科学家开发出了一种可印刷的透明超灵敏热传感器,该研究成果在伤口愈合、电子皮肤、智能建筑等领域具有广泛的应用潜力。

这种超灵敏热传感器基于某种新型热电材料。当热电材料两端出现温差时,材料中的电子会从冷端移动到热端,并会产生电压差。在林雪平大学的这个项目中,研究人员开发出了一种使用离子代替电子作为电荷载体的热电材料,使热电效应放大了一百倍。

使用电子的热电材料可以产生100 uV/K的热电势,相比之下,林雪平大学开发的这种新材料可以达到10 mV/K。因此,这种新材料的信号提高了100倍,很小的温差,就可以带来较强的信号。

该研究成果由林雪平大学有机电子实验室、查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)、斯图加特传媒大学(Stuttgart Media University)和肯塔基大学(University of Kentucky)的科学家们合作开发,现已发表于Nature Communications期刊。

林雪平大学研究员、该成果三位主要作者之一Dan Zhao发现了这种新材料,一种由几种离子聚合物凝胶组成的电解质。其中,一些成分是p型聚合物,由带正电的离子承载电流。这些聚合物在以前的研究工作中已为人所知。不过,她还发现了一种高导电性的n型聚合物凝胶,其中带负电的离子承载电流。目前为止,很少有这样的材料可供使用。

借助于之前印刷电子电解质的研究结果,研究人员开发出了世界上第一个使用离子作为电荷载体的印刷热电模块。该模块由链接的n型和p型leg组成,其中leg连接的数量决定了产生的信号强度。科学家们利用丝网印刷,基于不同的互补聚合物制造了一种高灵敏热传感器。这款热传感器具有将微小温差转换为强信号的能力:具有36个连接leg的模块在温差为1 K时可提供0.333 V的电压。

“这种材料透明、柔软且富有弹性,可用于印刷的高灵敏度产品,并且能够以这种方式用于大尺寸表面。该技术也可以用于伤口愈合应用,例如创口贴或电子皮肤,以显示伤口的愈合过程,”Dan Zhao说。

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