可将热能转换为电能的有机热电材料具有重量轻、柔性高和可溶解法加工等优点，是具有代表性的新兴能源技术，在工业废热回收、空间温差发电等相关应用中迸发出巨大的发展潜力。目前，大量的研究工作主要集中在p-型高分子热电材料研究，已有多个材料实现了电导率（σ）超过2000 S cm^-1和功率因子（PF）超过300 μW m^-1 K^-2。然而，n-型高分子热电材料的研究显著滞后，这主要归因于缺乏强缺电子基元来构建性能优异的n-型高分子半导体热电材料。通过材料科学家的不断努力，目前已开发了系列n-型高分子热电材料体系，但这些材料体系还面临σ和PF不够高，可选用的材料种类较少等不足。在器件制备方面，目前主要采用旋涂成膜方法对材料性能进行表征，不利于大面积商业化制备，成为有机热电发展面临的另一大挑战。因此，为了推动有机热电发展，材料研发和器件工艺优化是目前亟需考虑的两大关键科学问题。

图1 （a）双噻吩酰亚胺、并环双噻吩酰亚胺二聚体及双氰基化并环双噻吩酰亚胺二聚体的DFT计算结果。（b）PCNI2-V、PCNI2-T和PCNI2-BTI的结构示意图。（c）三个高分子在薄膜状态下的紫外-可见吸收光谱图。（d）三个高分子的能级示意图。（e）基于旋涂PCNI2-BTI的有机薄膜晶体管器件转移曲线图。

图2 （a）N-DMBI掺杂高分子薄膜的紫外-可见-近红外吸收光谱图。基于旋涂法制备的高分子薄膜（b）电导率和（c）功率因子随N-DMBI掺杂比例变化示意图。（d）刮涂法制备的掺杂高分子薄膜示意图。（e）基于刮涂法制备的PCNI2-BTI薄膜电导率、Seebeck系数和功率因子随N-DMBI掺杂比例变化示意图。

图3. 高分子薄膜的2D-GIWAXS图像:（a-c）旋涂法制备的薄膜和（d-f）刮涂法制备的薄膜。（g）谱线轮廓图。（h-j）偏光显微镜和原子力显微镜（内图）图像：（h-j）旋涂法制备的薄膜和（k-m）刮涂法制备的薄膜。通过（n）旋涂法和（o）刮涂法制备的高分子聚集态示意图。

该成果以“Cyano-Functionalized Fused Bithiophene Imide Dimer-Based n-Type polymers for High-Performance Organic Thermoelectrics”为题发表在《Advanced Materials》上。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210847

  郭旭岗教授团队主页：https://faculty.sustech.edu.cn/guoxg

  王刚教授团队主页：https://cmse.dhu.edu.cn/2020/0113/c14707a237174/page.htm