天津工业大学《Carbon》：PTA/Au 双掺杂碳纳米管透明导电薄膜，用于透明柔性加热器

1成果简介 

磷钨酸（PTA）是一种高度稳定的掺杂剂。本文，天津工业大学耿宏章教授、明宪兵等在《Carbon》期刊发表名为“Highly stable phosphotungstic acid/Au dual doped carbon nanotube transparent conductive films for transparent flexible heaters”的论文，研究以聚对苯二甲酸乙二醇酯为基底，以PTA/Au二次p型掺杂单壁碳纳米管（SWCNTs）为导电层，通过喷涂制备透明导电薄膜（TCFs），并作为加热装置。这些薄膜具有优异的光电性能（片状电阻为46.7Ω/sq，透光率为87.1%）、机械性能（1000次弯曲循环后薄层电阻仅变化0.02%）、稳定性和电加热性能。

由PTA/Au双p型掺杂SWCNT TCFs制成的透明柔性加热器（TFHs）对温度变化有快速反应，并具有出色的循环稳定性。在20 V的工作电压下，TFH的温度在不到90 s的时间内迅速达到其最高稳态温度（T）约120 °C。在电压开关周期测试中，在15 V下循环50次后，TFH达到的T没有明显变化。性能评估结果表明，该薄膜在用于保暖、物理治疗或除冰/除霜应用的柔性可穿戴设备中具有广阔的前景。

2图文导读  

图1.PTA/Au双掺杂碳纳米管薄膜的制备示意图

图 2.（a）PTA溶液（插图：PTA溶液），（b）还原态PTA（插图：还原PTA溶液）和（c）金纳米颗粒（插图：金纳米颗粒胶体溶液）的吸收带;（d） 整个削减过程的机制图。

图3、原始碳纳米管薄膜、PTA掺杂碳纳米管薄膜和PTA/Au双掺杂碳纳米管薄膜进行了拉曼分析

图4.TEM图像

图5.PTA的掺杂浓度和掺杂时间对薄膜的掺杂效果影响图示

图6.在不同施加电压下具有不同薄层电阻的薄膜的时间-温度曲线

图7.薄膜在TFH应用

3小结 

该薄膜在TFH应用中的卓越性能意味着它在未来用于加热和加热物理治疗的可穿戴设备中具有很大的潜力。该薄膜由于其快速的温度响应，可用于有效的除冰和除霜应用，以解决霜冻带来的安全风险。此外，加热膜具有医学物理治疗功能，当我们出现腿痛、月经来潮、背痛等不适时，使用加热膜进行理疗可以促进血液循环，从而缓解疼痛。最后，该片还展示了在传感功能领域的潜力。未来我们将在传感器上投入更多的精力来应用这种薄膜。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.03.018

▼往期精彩回顾▼中国矿大（北京）《Carbon》：叶状3D碳纳米管/石墨烯气凝胶薄膜，用于电磁干扰屏蔽
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来源：文章来自carbon网站，由材料分析与应用整理编辑。

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