高导电PEDOT:PSS自支撑膜和纤维的制备及其热电应用

发布时间：2020-05-16 10:30

【摘要】：导电聚合物PEDOT:PSS具有良好的光电和热电性能,加上聚合物在机械柔性、易于加工等方面的优势,因此,PEDOT:PSS性能及其应用是近年来的研究热点。PEDOT:PSS的性质及样品形态将决定其应用领域。本文基于PEDOT:PSS的组成特点,利用酸置换PSS,制备了高导电的PEDOT:PSS自支撑膜和纤维,并研究了该自支撑膜和纤维的热电性能及应用展示,具体内容如下:(1)在PEDOT:PSS分散液中,PEDOT被大分子量的PSS通过库仑相互作用包覆,分散于水中。基于这一特点,将PEDOT:PSS分散液滴至硫酸溶液中,硫酸置换PSS,形成高浓度PEDOT:PSS配方;进而制备出微米厚度的PEDOT:PSS自支撑膜,电导率达1400 S/cm,方阻可低至0.6Ω/□。(2)采用湿法纺丝的方法,以浓硫酸作凝固浴,将PEDOT:PSS水分散液注入到浓硫酸中;利用硫酸置换表面PSS,使得PEDOT:PSS不能分散在水中,形成PEDOT:PSS导电纤维。该纤维电导率达1717 S/cm,具有良好的稳定性,在空气中放置98天(25℃,75%RH)电导率仍然稳定,在220 K到380 K的温度范围内电导率也几乎不变(变化率为-4.4%到1.2%)。(3)基于导电聚合物膜和纤维,制备热电器件。PEDOT:PSS自支撑膜的塞贝克系数为19.02μV/K,PF值为50.65μW/m K~2;PEDOT:PSS纤维的塞贝克系数为23.14μV/K,PF值为91.94μW/m K~2,与直接旋涂得到的PEDOT:PSS薄膜(塞贝克系数为17.34μV/K,PF值为约为0.04μW/m K~2)相比,热电性能有明显提高。本文还将该PEDOT:PSS热电器件进行了可穿戴展示,在布上编织了含34个热电单元的器件,在室温下,手和空气的温差可产生2.2 mV的热电电压。
【图文】：

图 1-1 PEDOT:PSS 的化学结构示意图是一种具有金属性质的导电聚合物，含有自由电基引发的氧化聚合反应，产生游离的正电荷，形 π 电子体系。PSS 在水中溶解度高、在可见光

图 2-1 高导电 PEDOT:PSS 自支撑膜的制备流程照片2.2.3 高导电 PEDOT:PSS 自支撑膜的测试表征为了实现 PEDOT:PSS 自支撑膜的应用，我们对其性能做了如下测试和表征，，并
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ317

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本文编号：2666599