Energihøstende plastik består syretesten

En polymer, der tidligere blev brugt til at beskytte solceller, kan finde nye anvendelser inden for forbrugerelektronik, afslører et KAUST -team, der studerer tynde film, der er i stand til at omdanne termisk energi til elektricitet.

Når to sider af en halvleder har forskellige temperaturer, elektronmigration fra varme til kølige områder kan generere en strøm. Dette fænomen, kendt som den termoelektriske effekt, kræver typisk halvledere med stive keramiske strukturer for at opretholde varmeforskellen mellem de to sider. Men den nylige opdagelse af, at polymerer også udviser termoelektrisk adfærd, har fået en nytænkning til, hvordan man kan udnytte denne metode til forbedret energiindsamling, herunder inkorporering i bærbare enheder.

Derya Baran og hendes team på KAUST hjælper med at konstruere selvdrevne enheder ved hjælp af en ledende polymer, der indeholder en blanding af poly (3, 4-ethylendioxythiophen) og polystyrensulfonat (PEDOT:PSS) kæder. Relativt billigt og let at behandle til applikationer, herunder inkjet -udskrivning, PEDOT:PSS er en af ​​de bedst effektive termoelektriske polymerer takket være dens evne til at optage effektivitetsforøgende tilsætningsstoffer kendt som dopinger.

Diego Rosas-Villalva, en forsker i Barans gruppe, forklarer, at termoelektriske PEDOT:PSS tynde film ofte udsættes for dopemidler i form af stærke syrer. Denne proces vasker løse PSS -kæder væk for at forbedre polymerkrystalliniteten og efterlader partikler, der oxiderer PEDOT -kæder for at øge elektrisk ledningsevne.

"Vi bruger salpetersyre, fordi det er et af de bedste dopemidler til PEDOT, "siger Rosas-Villalva." Dog, det fordamper temmelig let, og dette reducerer ydelsen af ​​den termoelektriske over tid. "

Efter at dopingtrinnet er afsluttet, PEDOT:PSS -filmen skal gennemgå en omvendt procedure for at neutralisere eller "dedopere" nogle ledende partikler for at forbedre termoelektrisk kraftproduktion.

Typiske dedopanter inkluderer korte carbonhydrider indeholdende positivt ladede amingrupper. KAUST -forskerne studerede en polymeriseret version af disse aminkæder, kendt som ethoxyleret polyethylenimin, da de bemærkede en bemærkelsesværdig effekt - PEDOT:PSS -film dedoperet med polyethylenimin beholdt dobbelt så meget termoelektrisk effekt efter en uge sammenlignet med ubehandlede prøver.

Teamets undersøgelser afslørede, at polyethylenimin var effektivt til at indkapsle PEDOT:PSS -film for at forhindre salpetersyreudslip. Ud over, denne belægning ændrede de termoelektriske polymerers elektroniske egenskaber for at gøre det lettere at høste energi fra kilder, inklusive kropsvarme.

"Vi forventede ikke, at denne polymer ville forbedre enhedens levetid, især fordi det er en så tynd film - mindre end 5 nanometer, "siger Villalva." Det er blevet indarbejdet i anden organisk elektronik før, men knap undersøgt efter termoelektrisk. "