【摘 要】
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有机和无机全固态热电转换是智能可穿戴产品自供电方案的关键技术之一,但是无机热电材料的刚性限制了其作为热电系统在智能可穿戴领域的实际应用。为了实现热电系统的可穿戴性,以非织布为基底,与柔性、轻质的有机热电聚合物复合构建出柔性热电织物。本文首先采用聚（3,4乙烯二氧噻吩）（PEDOT）低温界面聚合技术,在非织布纤维表面构建出具有皮芯结构的热电织物。为了进一步提升热电转换效率,再依序复合聚吡咯（PPy）
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有机和无机全固态热电转换是智能可穿戴产品自供电方案的关键技术之一,但是无机热电材料的刚性限制了其作为热电系统在智能可穿戴领域的实际应用。为了实现热电系统的可穿戴性,以非织布为基底,与柔性、轻质的有机热电聚合物复合构建出柔性热电织物。本文首先采用聚（3,4乙烯二氧噻吩）（PEDOT）低温界面聚合技术,在非织布纤维表面构建出具有皮芯结构的热电织物。为了进一步提升热电转换效率,再依序复合聚吡咯（PPy）、聚多巴胺（PDA）和一维PEDOT纳米线（nw）构建出具有双皮结构、梯度结构和纳米相界结构的柔性光热电织物,实现其在织物手环和织物太阳能板的应用,以收集人体微环境热能。具体研究内容如下:（1）以聚丙烯（PP）非织布为基底,通过PEDOT低温界面聚合,构建了皮芯结构PP-PEDOT热电织物。通过响应面设计方法,建立了聚合工艺参数（氧化剂浓度、掺杂剂浓度、反应温度和EDOT单体浓度）与PP-PEDOT电导率之间的回归模型,确定了最优工艺参数,实现了低温界面聚合技术的可行性验证。（2）为了提升PP-PEODT的热电效率,通过引入光热效应,与PPy复合构建双皮结构的p极PP-PEDOT-PPy光热电织物。在研究PPy涂覆次数对光热电转换效率影响的基础上,以铜丝为n极,设计出p-n型光热电手环,以实现体热和太阳能的收集和热电转换。（3）为进一步提升光热电效应,通过PDA涂覆构建“光陷阱”效应的PPPDA-PEDOT-PPy光热电织物梯度结构,探究了PDA涂覆时间对光热电转换效率的影响。以光热电织物为p极,镀银织物为n极,搭建了柔性织物太阳能板,实现了其在汗液传递的可穿戴应用。（4）为提高PP-PDA（PA）-PEDOT-PPy（Ty）的热电性能,通过一维PEDOT nw介入构建具有能量过滤效应的纳米相界结构。研究了PEDOT nw添加量对PA-PEDOT nw-Ty光热电转换效率的影响,实现了可收集太阳能和产生太阳能蒸汽的干湿两用型光热电织物器件的搭建及应用。（5）为阐释光热电织物及其器件的作用机理,采用有限元软件建立了光热电器件的太阳光辐射模型,通过改变冷热端装配形式,研究了串并联光热电器件的温度、电势场分布,实现了对不同装配形式光热电器件的能量输出预测,为后续大型光热电器件电能输出和装配形式设计提供基础数据。
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