[发明专利]一种复合热电材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合热电材料及其制备方法。其中，所述复合热电材料制备方法包括步骤：将碳纳米管和聚氟代苯并二呋喃二酮加入到球磨机中进行球磨处理，得到复合粉末；将所述复合粉末进行冷压处理，得到复合热电材料。本发明所述复合热电材料的制备方法在制备过程中不使用有机溶剂，是一种环保、低成本、工艺简单、适合大规模工业生产的方法，并且所制备得到的复合热电材料具有良好的热电性能。

技术领域

本发明涉及热电材料领域，尤其涉及一种复合热电材料及其制备方法。

背景技术

一直以来，能源支撑着人类的工业生产与日常生活。目前的能源主要是来自于化石燃料，化石燃料燃烧产生热能，通过一系列转变，最终转换成电能便于使用和储存。其中，热电材料是一种能够实现热能与电能直接相互转换的能源材料。因此，制备一种高性能的热电材料，会节省很多化石燃料，对环境保护和可持续发展具有重大意义。

热电材料作为一种极具潜力的新型能源材料，已经在诸多领域获得应用。由于热电材料及由其所制备的热电器件符合绿色环保、可持续发展的理念，近年来已经成为国际材料领域的研究热点。随着全球材料科学的不断发展以及材料加工和分析技术等相关学科的逐渐成熟和多样化，设计和制备应用领域更广泛和应用价值更高的热电材料的可能性也大大提高。许多新型热电材料的出现，如纳米超晶格热电材料(材料导报，2002，16：16-18)、“声子玻璃电子晶体”型热电材料(高技术通讯，2001，5：104-108)、氧化物热电材料(材料导报，2004，18：26-29；材料导报，2004，18：270-272)等等，更加让研究者看到了热电材料的广阔前景。

聚合物热电材料主要为具有离域的π电子共轭体系的导电高分子，也称作导电聚合物，具有非常丰富的电子能带结构，有金属或者半导体的电子性质。从1977年聚乙炔薄膜被发现，其后经过AsF₅或碘等受体掺杂，使其电导率可以从1.0×10^-6S/cm提高到1.0×10³S/cm(近9个数量级)，从此导电聚合物作为一类新材料引起了科学家们广泛的关注，在全世界掀起了研究热潮。

然而，传统聚合物热电材料的热电转换效率仍然很低，一般通过掺杂来改善它们的性能，然而这种方式对材料热电性能提高的效果有限，往往还需要通过调控聚合物的分子结构来提高性能，以满足实际应用需求。碳纳米管(CNT)，具有优良的电传导、热传导和机械性能。Yu等于2008年首次报道了在CNT-聚合物复合热电材料中，随着CNT含量的增加，复合材料电导率显著增大，而Seebeck系数和热导率的变化却并不明显(Nano Letters 2008，8：4428)。目前，制备CNT-导电聚合物复合材料的主要方法是原位聚合法、溶液混合法、浇铸法，但这些方法需要使用大量有机溶剂，导致这些方法存在环境污染、成本高、工艺复杂的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合热电材料及其制备方法，旨在解决现有复合热电材料制备方法存在环境污染、成本高、工艺复杂以及制备得到复合热电材料热电性能不高的问题。

一种复合热电材料的制备方法，其中，包括步骤：

将碳纳米管和聚氟代苯并二呋喃二酮加入到球磨机中进行球磨处理，得到复合粉末；

将所述复合粉末进行冷压处理，得到复合热电材料。

所述的复合热电材料的制备方法，其中，在所述球磨处理后，还包括：将球磨处理后的粉末进行洗涤处理、离心处理和干燥处理。

所述的复合热电材料的制备方法，其中，所述球磨处理采用的磨球为氧化锆磨球。

所述的复合热电材料的制备方法，其中，所述球磨处理的球料比为5:1-10:1。

所述的复合热电材料的制备方法，其中，所述氧化锆磨球的直径为2mm。