據報道,瑞典林雪平大學(Linkoping University)有機電子實驗室的科學家開發出了一種可印刷的透明超靈敏熱傳感器,該研究成果在傷口愈合、電子皮膚、智能建筑等領域具有廣泛的應用潛力。
這種超靈敏熱傳感器基于某種新型熱電材料。當熱電材料兩端出現溫差時,材料中的電子會從冷端移動到熱端,并會產生電壓差。在林雪平大學的這個項目中,研究人員開發出了一種使用離子代替電子作為電荷載體的熱電材料,使熱電效應放大了一百倍。
使用電子的熱電材料可以產生100 uV/K的熱電勢,相比之下,林雪平大學開發的這種新材料可以達到10 mV/K。因此,這種新材料的信號提高了100倍,很小的溫差,就可以帶來較強的信號。
該研究成果由林雪平大學有機電子實驗室、查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)、斯圖加特傳媒大學(Stuttgart Media University)和肯塔基大學(University of Kentucky)的科學家們合作開發,現已發表于Nature Communications期刊。
林雪平大學研究員、該成果三位主要作者之一Dan Zhao發現了這種新材料,一種由幾種離子聚合物凝膠組成的電解質。其中,一些成分是p型聚合物,由帶正電的離子承載電流。這些聚合物在以前的研究工作中已為人所知。不過,她還發現了一種高導電性的n型聚合物凝膠,其中帶負電的離子承載電流。目前為止,很少有這樣的材料可供使用。
借助于之前印刷電子電解質的研究結果,研究人員開發出了世界上第一個使用離子作為電荷載體的印刷熱電模塊。該模塊由鏈接的n型和p型leg組成,其中leg連接的數量決定了產生的信號強度。科學家們利用絲網印刷,基于不同的互補聚合物制造了一種高靈敏熱傳感器。這款熱傳感器具有將微小溫差轉換為強信號的能力:具有36個連接leg的模塊在溫差為1 K時可提供0.333 V的電壓。
“這種材料透明、柔軟且富有彈性,可用于印刷的高靈敏度產品,并且能夠以這種方式用于大尺寸表面。該技術也可以用于傷口愈合應用,例如創口貼或電子皮膚,以顯示傷口的愈合過程,”Dan Zhao說。
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原文標題:新型聚合物熱電材料,制造超靈敏、柔性熱傳感器
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