[发明专利]一种p/n型热电薄膜及其制备方法、可穿戴热电发电机、应用

说明书

本发明提供了一种p/n型热电薄膜材料，包括基体和复合在所述基体上的热电薄膜；所述热电薄膜具有p型材料和n型材料交替间隔设置的结构；所述p型材料和n型材料之间通过导电材料相连接。该p/n型热电薄膜能够弯曲成上下起伏的波浪结构，固定在柔性光热基底上，得到具有三维波浪结构的可穿戴热电发电机，成功解决了最大热阻和热流方向不匹配的问题，相同温度下具有更大的温差。同时，柔性基底使热电发电机可以贴在复杂的人体皮肤表面，利用人体皮肤和环境温差持续发电；而且冷端还可以加辐射冷却膜，应对夏天发电机热端和冷端温差较小的问题，使得可穿戴热电发电机可适用于炎热、寒冷天气下的户外运动，更加合理的利用光热效应和辐射冷却。

技术领域

本发明涉及可穿戴热电发电机技术领域，涉及一种p/n型热电薄膜及其制备方法、热电发电机、应用，尤其涉及一种p/n型热电薄膜及其制备方法、新型可穿戴热电发电机、应用。

背景技术

基于Seebeck效应的热电发电机作为一种安全环保的可再生能源的转换技术，一直被各界所关注和研究。英国《自然-通讯》(Nature Communications，2017年，第8期)报道了一种利用单层碳纳米管制备的热电发电机。英国《自然-通讯》(Nature Communications，2019年，第10期)报道了一种利用硒化银制备的热电发电机。《能源与环境科学》(EnergyEnvironmental Science，2016年，9卷,1696～1705页)报道了一种利用过渡金属硫化物制备的热电发电机。上述报道的热电发电机都具有良好的输出功率。

但是大部分报道的热电发电机仍然存在温度梯度低，造成能量利用率较低的问题；而且硬质热电发电机难以弯曲，很难应用于复杂的人体皮肤，利用人体表面与环境温差进行发电；同时，普通的可穿戴热电发电机不适合极端天气下的户外运动，例如，夏天，热电发电机冷热两端的温度差不够大，且容易被晒伤；冬天，露出的皮肤容易被冻伤。

因此，如何得到一种具有更好的综合性能的热电发电机，进一步拓宽其应用的深度和广度，已成为领域内诸多具有前瞻性的研究人员广泛关注的焦点之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种p/n型热电薄膜及其制备方法、热电发电机、应用，尤其涉及一种p/n型热电薄膜及可穿戴热电发电机。本发明提供的可穿戴热电发电机，具有三维的波浪结构，成功解决了最大热阻和热流方向不匹配的问题，相同温度下具有更大的温差。同时，柔性基底使热电发电机可以贴在复杂的人体皮肤表面，利用人体皮肤和环境温差持续发电。合理的利用光热效应和辐射冷却，使本发明提供的可穿戴热电发电机可适用于炎热、寒冷天气下的户外运动。

本发明提供了一种p/n型热电薄膜材料，包括基体和复合在所述基体上的热电薄膜；

所述热电薄膜具有p型材料和n型材料交替间隔设置的结构；

所述p型材料和n型材料之间通过导电材料相连接。

优选的，所述p/n型热电薄膜为柔性p/n型热电薄膜；

所述基体包括柔性基体；

所述热电薄膜具有一个或多个p/n交替间隔的热电对；

所述p/n型热电薄膜为具有波浪结构的p/n型热电薄膜；

所述波浪的一面为p型材料，另一面为n型材料；

所述p/n型热电薄膜包括条状p/n型热电薄膜；

所述间隔的间距为1～5mm；

所述导电材料包括银胶、银纳米线、液态金属、石墨烯、碳纳米管和铜纳米线中的一种或多种。

优选的，所述p型材料p型半导体热电材料；

所述n型材料包括n型半导体热电材料；

所述p型材料的材质为p型纳米线；