【摘 要】
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在机械力作用下,将不同电负性的材料压制在一起,制备了紧密连续的层压热电器件。该层压器件主要包括四层材料:第一极板、第二极板、半导体层和导电层,其中第一极板为铜片,第二极板则选择电负性低于铜的金属,如铝或镁,以氧化锌（ZnO）为半导体层,选择碳材料为导电层。论文讨论了工艺因素对器件产能效应的影响,获得了制备层压器件的最佳工艺条件。首先采用液相剥离法制备了石墨烯,用拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）、
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在机械力作用下,将不同电负性的材料压制在一起,制备了紧密连续的层压热电器件。该层压器件主要包括四层材料:第一极板、第二极板、半导体层和导电层,其中第一极板为铜片,第二极板则选择电负性低于铜的金属,如铝或镁,以氧化锌（ZnO）为半导体层,选择碳材料为导电层。论文讨论了工艺因素对器件产能效应的影响,获得了制备层压器件的最佳工艺条件。首先采用液相剥离法制备了石墨烯,用拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱分析（XPS）对石墨烯的结构和形貌进行了表征,发现通过液相剥离法制备的石墨烯属少层石墨烯。然后还采用水热法制备了ZnO纳米颗粒,通过透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等手段对ZnO进行了表征,结果表明其平均粒径约为60 nm。最后分别采用铜片、铝片或镁片作为极板,与碳材料和半导体材料ZnO层压在一起,制备了具有产能效应的层压器件。详细讨论了极板材料间的电负性差异、碳材料种类、ZnO粒径、环境温度、粘接剂、组装压力、压电效应和共晶溶剂等因素对层压器件产能效应的影响。结果表明:极板间电负性差异越大,产能效应越强;石墨烯较炭黑更有利于提高层压器件的产能,石墨烯层厚度为60μm时,层压器件的性能达到最优;纳米ZnO较微米ZnO的产能效果更佳;聚醋酸乙烯酯（PVAC）是较羧甲基纤维素和PVDF更好的中间层粘接剂,即使在较高温度下,PVAC也可保持良好的粘接效果;当压力为10 MPa时,制备的层压器件性能最佳;ZnO和PVDF具有压电效应,其对层压器件的产能效应有利;共晶溶剂也对层压器件的输出电流和电压有非常显著的影响。在本工作条件下,分别以铜箔和镁箔为极板,以氯化胆碱/乙二醇为共晶溶剂,其输出电流为4.57 m A,输出电压为1.52 V。该工作为高性能的层压供电器件的研制打下了基础。
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