太原理工大学张虎林教授团队《ACS APM》：用于电子产品同时废热回收和热管理的无水热电凝胶

2023-04-01 来源：高分子科技

随着现代微电子器件的尺寸和开关频率的提高，导致了巨大的功率耗散密度。然而，大部分耗散的热能通常被浪费掉，直接排放到空气中而没有被重新利用。此外，由于热量的积累，会造成操作性能下降，寿命缩短和安全问题。

图1：无水热电凝胶的设计和性能示意图

针对上述问题，太原理工大学信息与计算机学院张虎林教授团队开发了一种由DMSO/EG二元有机溶剂制备的无水热电凝胶，显示出特殊的温度耐受性(-80至80 °C)和显著的抗干燥性能(70 °C条件下12小时后保持80%的重量), 同时在广泛的温度范围内保持稳定的机械弹性和导电性。通过将热电凝胶放在锂离子电池/充电器/芯片的表面，它在进行热电转换的同时作为一个导热网络，证明了一种同时进行废热回收和热管理的可行策略。该项研究为可持续绿色能源和能源安全领域的发展提供了新的思路。该工作以“Anhydrous Thermogalvanic Gel for Simultaneous Waste Heat Recovery and Thermal Management of Electronics”为题发表在《ACS Applied Polymer Materials》上。文章第一作者是太原理工大学硕士研究生方锐，通讯作者为山西师范大学崔小静博士、太原理工大学张虎林教授和台湾大学林宗宏教授，该研究得到了山西省自然科学基金项目、山西省科技合作与交流专项项目的支持。

图2：无水热电凝胶的力学性能

图3：无水热电凝胶的抗冻与抗干燥能

图4：无水热电凝胶的热电性能

图5：无水热电凝胶的应用展示

该成果是张虎林教授团队关于凝胶热电器件研究的最新进展之一，这项工作揭示了同时进行废热回收和热管理的可行策略，为创造用于能量回收和自供电可穿戴电子产品的柔性热电材料提供了新的见解。在过去的两年中，团队制备了一系列基于不同聚合物网络和热电化学氧化还原对的热电凝胶器件，并致力于开拓凝胶热电器件的应用场景。取得了一系列的研究成果，具体详见：新型氧化还原对

的热电水凝胶(Nano Energy. 2023, 106, 108077)，基于深度学习算法的婴儿智能监护系统(Adv. Funct. Mater. 2022, 32, 2204803)，太阳能热能收集(Nano Energy. 2022, 100, 107449)，自供电呼吸监测策略(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2022, 14, 48743-48751)，自供电体温监测系统(ACS Appl. Mater. Interfaces. 2021,13, 37316)等。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsapm.3c00481

版权与免责声明：中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载，请联系邮箱：info@polymer.cn，并请注明出处。

（责任编辑：xu）

【大中小】【打印】【关闭】

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯

更多>>科教新闻