中科院福建物构所厦门稀土材料研究中心高鹏研究员课题组 AFM综述：有机热电材料 - 微小热能的收集可以无处不在

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大多数能量转换过程伴随着热能的产生，废热的有效利用就显得尤为重要。热电材料能够将微小的温差转变为电能输出，为外部负载供电。自热电效应问世，无机热电材料已经历了约百年的发展，但毒性和差的机械性能在很大程度上限制了它的应用场景。然而十数年前，有机热电的兴起为上述问题提供了解决方案。无论是从重量、柔韧性的角度，还是经济性、环境友好的角度，有机热电材料都拥有无法替代的优势。

近日，中科院福建物构所厦门稀土材料研究中心高鹏研究员课题组在《Advanced Function Materials》期刊上发表了题为“Organic Thermoelectric Materials: Niche Harvester of Thermal Energy”的综述文章（DOI: 10.1002/adfm.202210770）。该综述系统地介绍了有机热电材料的种类，提高热电性能的手段以及其内部机理，以及聚合物分子结构和性能之间的内在联系，并且提出了对有机热电材料未来发展和实际应用的独到见解。

图1.常见有机热电材料的总述

图2.代表性的p型有机热电聚合物结构

图3.代表性的n型有机热电聚合物结构

图4.代表性的有机热电小分子的化学结构

图5.有机热电材料的掺杂机理。(a) 化学结构从芳香结构向醌类结构转变；(b) 通过阴阳离子转移形成的掺杂过程；(c) 通过电子传输形成的掺杂过程；(d) 掺杂过程中电子结构和极化子态的变化

图6.代表性的掺杂剂的化学结构

图7. (a) 有机热电材料性能随时间变化（PEDOT，金属-有机配位聚合物和电荷转移复合物除外）；(b) 有机热电材料纠缠的内在物理性质(s, S, k)以及外在化学因素(分子设计和化学掺杂)

图8.有机热电材料的性能参数（红点代表PEDOT:PSS，蓝点代表p型聚合物，绿点代表n型聚合物，紫点代表金属-有机配位聚合物，黄点代表有机小分子）

图9.有机热电材料聚合物分子设计工程

作者简介

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中国科学院福建物质结构研究所厦门稀土材料研究中心邓龙辉、刘燕蕊和张英尧为该论文共同第一作者，论文通讯作者为中国科学院福建物质结构研究所厦门稀土材料研究中心高鹏研究员和法国塞吉巴黎大学聚合物和界面化学实验室的Suhao Wang教授。

高鹏研究员，2006年在德国马克斯普朗克聚合物研究所攻读博士学位，主攻有机场效应晶体管。2010年，转到瑞士联邦理工学院（EPFL）担任博士后研究员，研究染料敏化/钙钛矿太阳能电池。2015年，在EPFL Sion Energy Polis担任钙钛矿太阳能电池相关半导体材料的组长。2017年，在中国科学院福建物质结构研究所厦门稀土材料研究中心（FJIRSM）创办了先进功能材料实验室（LAFM）。目前主攻将稀土元素应用于有机光电和能量转换材料。

原文链接

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202210770

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