中科院长春应化所刘俊研究员团队利用硼氮配位键发展出n型高分子热电材料

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高分子热电材料具有低热导、柔韧性好以及制备工艺简单等独特优势，在柔性可穿戴器件和自供电传感器方面具有广阔的应用前景，和无机热电材料形成互补。构建高效率的热电器件同时需要高效且性能相当的p型和n型热电材料。然而，n型高分子热电材料的发展远远落后于p型高分子热电材料，仅有少数的共轭高分子可以被n掺杂，这严重制约了高分子热电领域的发展。

已有的可以掺杂的n型高分子半导体大都都是基于酰亚胺、内脂或噻二唑结构的。中国科学院长春应用化学研究所刘俊研究员团队开发出一类基于硼氮配位键的n型有机小分子和高分子半导体，这类材料在有机太阳能电池和有机场效应晶体管器件中表现优异。近期，他们发现基于硼氮配位键的n型高分子半导体可以实现n型掺杂，实现作为n型高分子热电材料的应用。基于给体-受体型（D-A）高分子骨架，在高分子骨架中嵌入硼氮配位键，一方面大幅度降低了高分子的LUMO能级（约0.3 eV），另一方面削弱了高分子骨架的D-A性质。因此，硼氮配位键实现了高分子从不能n型掺杂到可以n型掺杂的转变。n型掺杂使硼氮配位键高分子的电导率从 10^-8 S cm^-1提升到 10^-3 S cm^-1，提升了5个数量级。该高分子作为热电材料，塞贝克系数为-453.8 μV K^-1，功率因子为0.02 μW m^-1 K^-2。该工作提供了一种设计n型高分子热电材料的新策略。

以上研究成果近期发表在ACS Applied Materials & Interfaces（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, DOI: 10.1021/acsami.9b21527）上。论文第一作者为中科院长春应化所博士生董长帅，中科院长春应化所的刘俊研究员和孟彬副研究员为论文的共同通讯作者。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.9b21527?ref=pdf

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