【輔創(chuàng)精品成果推介】金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜及其制備方法和應(yīng)用
【所屬領(lǐng)域】
熱電材料技術(shù)領(lǐng)域
【背景分析】
隨著科技的進步和新能源的發(fā)展，熱電材料作為一種能夠?qū)崿F(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的材料，逐漸在柔性可穿戴熱電設(shè)備、傳感器等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。傳統(tǒng)的熱電材料雖然已有一定的性能，但在熱電轉(zhuǎn)換效率、制備工藝及柔韌性等方面仍存在諸多挑戰(zhàn)。因此，開發(fā)新型熱電材料及其制備方法顯得尤為重要。
熱電材料是一種依靠固體內(nèi)部載流子運動實現(xiàn)熱能與電能直接轉(zhuǎn)換的能源材料， 利用人體體溫與環(huán)境之間的溫差發(fā)電，使熱電材料成為便攜式智能電子器件自供電技術(shù)的 有效解決方案。
【成果介紹】
本發(fā)明提供了一種創(chuàng)新的改性碳納米管薄膜的方法，該方法利用金屬離子與聚乙烯亞胺中的氨基配位產(chǎn)生的良好協(xié)效作用，有效提升碳納米管的功率因子。
復(fù)合薄膜特性：通過該方法制備的金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜，具備大幅提升的熱電轉(zhuǎn)換效率。
金屬離子的引入不僅改變了碳納米管的表面性質(zhì)，還增強了其與聚乙烯亞胺之間的相互作用。這種相互作用使得復(fù)合薄膜在受到外力作用時，能夠保持較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而提高了其熱電性能的穩(wěn)定性。
此外，該復(fù)合薄膜還表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性，這使得它在熱電發(fā)電、熱電制冷以及傳感器等領(lǐng)域中具有潛在的應(yīng)用價值。例如，在柔性可穿戴熱電設(shè)備中，該復(fù)合薄膜可以作為熱電轉(zhuǎn)換元件，將人體產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為電能，為設(shè)備供電；同時，它也可以作為溫度傳感器，實時監(jiān)測人體的溫度變化。
【技術(shù)優(yōu)勢】
本技術(shù)提出金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜及其制備方法和應(yīng)用顯著提升熱電轉(zhuǎn)換效率：通過金屬離子的改性，使得碳納米管的功率因子得到大幅提升，從而提高了復(fù)合薄膜的熱電轉(zhuǎn)換效率。
工藝簡單、易處理：本發(fā)明的制備方法工藝簡單，無需復(fù)雜的設(shè)備和步驟，易于實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。
柔韌性好：制得的復(fù)合薄膜具有良好的柔韌性，能夠適應(yīng)各種復(fù)雜形狀和變形，為柔性可穿戴熱電設(shè)備等應(yīng)用提供了可能。
【應(yīng)用場景】
金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜，憑借其獨特的結(jié)構(gòu)和性能，在多個領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。以下是該復(fù)合薄膜的主要應(yīng)用場景：
熱電發(fā)電：利用該復(fù)合薄膜良好的熱電轉(zhuǎn)換性能，可以將其應(yīng)用于柔性可穿戴熱電設(shè)備中，將人體產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)換為電能，為設(shè)備供電。
電子器件制造：金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性，使其成為制造高性能電子器件的理想材料。例如，它可以用于制造高性能的晶體管、二極管等半導(dǎo)體器件。
電路互聯(lián)：該復(fù)合薄膜還可以用于電路互聯(lián)，提高電路的集成度和穩(wěn)定性。
結(jié)構(gòu)增強：憑借其高強度、高韌性和輕質(zhì)的特點，該復(fù)合薄膜可以作為輕質(zhì)高強復(fù)合材料的增強相，提高復(fù)合材料的整體性能。
防護材料：在航空航天、軍事等領(lǐng)域，該復(fù)合薄膜可以作為防護材料，用于制造具有優(yōu)異抗沖擊、抗爆炸性能的裝備和設(shè)施。
電磁屏蔽：金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜具有優(yōu)異的電磁屏蔽性能，可以用于制造輕質(zhì)電磁屏蔽材料，為電子設(shè)備和人員提供有效的電磁防護。
超級電容器：該復(fù)合薄膜可以作為超級電容器的電極材料，提高電容器的能量密度和功率密度。
光學(xué)器件：憑借其良好的透光性和導(dǎo)電性，該復(fù)合薄膜還可以用于制造光學(xué)器件，如光開關(guān)、光調(diào)制器等。
電化學(xué)器件：在電化學(xué)領(lǐng)域，該復(fù)合薄膜可以用于制造高性能的電化學(xué)傳感器和電池電極材料。
金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜在柔性可穿戴熱電設(shè)備、半導(dǎo)體器件、輕質(zhì)高強復(fù)合材料、輕質(zhì)電磁屏蔽以及其他多個領(lǐng)域都展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。隨著技術(shù)的不斷進步和成本的降低，該復(fù)合薄膜的應(yīng)用范圍還將進一步擴大。
【技術(shù)成熟度】
該技術(shù)已經(jīng)過驗證，達到了商業(yè)化的前提條件。
【知識產(chǎn)權(quán)】
專利一
【發(fā)明名稱】金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復(fù)合薄膜及其制備方法和應(yīng)用
【申請人】武漢工程大學(xué)
【發(fā)明人姓名】張云飛、李贊、劉輝、張橋、杜飛鵬
【申請?zhí)?/span>/專利號】ZL202210489355.6
【發(fā)明內(nèi)容】本發(fā)明的目的在于提供了一種利用金屬離子與聚乙烯亞胺中的氨基配位產(chǎn)生的 良好協(xié)效作用有效提升碳納米管功率因子的改性碳納米管薄膜的方法，從而使制得的碳納 米管復(fù)合薄膜能夠具備大幅提升的熱電轉(zhuǎn)換效率，且該制備方法工藝簡單、易處理、柔韌性 好，使得其在柔性可穿戴熱電設(shè)備等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專家簡介】
張云飛，男性，現(xiàn)任武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院材料化學(xué)專業(yè)副教授，是該領(lǐng)域內(nèi)的杰出教育者與研究學(xué)者。自2017年起，他深耕于材料化學(xué)領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作，展現(xiàn)出了卓越的學(xué)術(shù)造詣和深厚的專業(yè)底蘊。
張教授擁有豐富而寶貴的科研經(jīng)驗，這得益于他在中國科學(xué)院大學(xué)廣州化學(xué)研究所攻讀并成功取得的化學(xué)專業(yè)博士學(xué)位。在此期間，他系統(tǒng)地掌握了化學(xué)領(lǐng)域的前沿知識，并積累了解決復(fù)雜科學(xué)問題的能力和方法。
在學(xué)術(shù)道路上，張云飛教授始終秉持著嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度，致力于推動材料化學(xué)領(lǐng)域的理論創(chuàng)新與技術(shù)進步。他的研究成果不僅為學(xué)術(shù)界提供了寶貴的參考，也為工業(yè)界的技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)升級提供了有力的支持。
在教學(xué)方面，張教授以其扎實的專業(yè)知識、深入淺出的教學(xué)風(fēng)格和循循善誘的教學(xué)方法，深受學(xué)生的喜愛和尊敬。他始終將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力放在首位，為學(xué)生的全面發(fā)展傾注了大量心血。
【合作方式】
技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)許可、作價入股、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)咨詢等
【聯(lián)系方式】
聯(lián)系人：魏明明
聯(lián)系電話：027-87599568、13264712078
