[发明专利]一种柔性纸基热电发电机的制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性纸基热电发电机的制备方法，该方法通过在纸张上通过印刷的方式来获得发电机，方法简单，操作简便，适用于工业化生产。所使用的热电材料、胶黏剂、分散剂和基底都具备环境友好性，制备得到的热电发电机兼具柔性的同时也具备可降解性，对于环境和人体十分友好，并且便于二次回收。同时使用环保的材料，可以安全地应用于人体以及农业生产等领域。

技术领域

本发明属于纸基热电发电机技术领域，具体涉及一种柔性纸基热电发电机的制备方法。

背景技术

基于Seebeck效应的热电发电机可以将热能直接转换成电能，因为其安全和环保性一直被各界所关注和研究。但是目前商业化的热电发电机大多使用无机半导体材料，在具备毒性难以降解的同时也难以加工，导致制成的发电机无法弯折，难以应用于复杂的热源表面。同时可穿戴设备的高速发展也使得研究者将目光集中到人体功能方向上。公开号为CN110265538A的中国发明专利公开了一种柔性热电发电机及其制备方法和应用系统，在柔性基底表面形成多个热电晶体组，形成立体的结构，穿戴在人体上时贴合性不高且占用空间大。并且囿于其使用的热电材料具有毒性，有一定的安全隐患。因此，现急需提供一种柔性热电发电机的制备方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种柔性纸基热电发电机的制备方法，该方法制备的发电机具备良好的柔性、环境友好性以及便携性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种柔性纸基热电发电机的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)热电墨水的制备

取固体热电材料与胶黏剂、分散剂按照1∶0.5～3的质量比进行混合，分散均匀后得到热电墨水；

(2)热电墨水的印刷

将上述热电墨水通过丝网印刷的方式印刷到纸上，并进行干燥处理得到P型热电纸；

(3)热电纸的改性

将N型聚乙烯亚胺(PEI)改性剂滴铸在制备的P型热电纸上，反应0.5～2h后并进行干燥处理得到N型热电纸；

(4)电极的印刷

通过印刷的方式将电极材料印刷在N，P型热电纸的两端，将N，P热电纸串联，干燥处理后得到柔性纸基热电发电机。

优选地，所述固体热电材料为多壁碳纳米管。

优选地，所述胶黏剂、分散剂为纤维素纳米晶、纳米纤维素、细菌纤维素的一种或多种。

优选地，步骤(1)中分散采用高速分散或超声分散，所述高速分散的转数为700～1000r/min，分散时间为3～6min；所述超声分散的功率为400～600W，分散时间为5～10min。

优选地，步骤(2)所述丝网印刷的刷板目数为50～150目。

优选地，步骤(2)和(3)的干燥处理采用平板干燥、真空干燥和烘箱干燥的其中一种或多种；干燥温度为50～85℃。

进一步优选地，所述真空干燥的负载压强为0.5～1Mpa，干燥时间10～15min。

优选地，所述聚乙烯亚胺的分子量为Mw 600，1200，1800的一种，所述聚乙烯亚胺的浓度为5％～10％。

优选地，所述电极材料为碳导电墨水或银导电胶。

本发明的优点：

首先，本发明通过在纸张上通过印刷的方式来获得发电机，方法简单，操作简便，适用于工业化生产。