【輔創精品成果推介】金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜及其制備方法和應用
【所屬領域】
熱電材料技術領域
【背景分析】
隨著科技的進步和新能源的發展，熱電材料作為一種能夠實現熱能與電能相互轉換的材料，逐漸在柔性可穿戴熱電設備、傳感器等領域展現出巨大的應用潛力。傳統的熱電材料雖然已有一定的性能，但在熱電轉換效率、制備工藝及柔韌性等方面仍存在諸多挑戰。因此，開發新型熱電材料及其制備方法顯得尤為重要。
熱電材料是一種依靠固體內部載流子運動實現熱能與電能直接轉換的能源材料， 利用人體體溫與環境之間的溫差發電，使熱電材料成為便攜式智能電子器件自供電技術的 有效解決方案。
【成果介紹】
本發明提供了一種創新的改性碳納米管薄膜的方法，該方法利用金屬離子與聚乙烯亞胺中的氨基配位產生的良好協效作用，有效提升碳納米管的功率因子。
復合薄膜特性：通過該方法制備的金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜，具備大幅提升的熱電轉換效率。
金屬離子的引入不僅改變了碳納米管的表面性質，還增強了其與聚乙烯亞胺之間的相互作用。這種相互作用使得復合薄膜在受到外力作用時，能夠保持較好的結構穩定性，從而提高了其熱電性能的穩定性。
此外，該復合薄膜還表現出良好的導電性和熱穩定性，這使得它在熱電發電、熱電制冷以及傳感器等領域中具有潛在的應用價值。例如，在柔性可穿戴熱電設備中，該復合薄膜可以作為熱電轉換元件，將人體產生的熱量轉換為電能，為設備供電；同時，它也可以作為溫度傳感器，實時監測人體的溫度變化。
【技術優勢】
本技術提出金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜及其制備方法和應用顯著提升熱電轉換效率：通過金屬離子的改性，使得碳納米管的功率因子得到大幅提升，從而提高了復合薄膜的熱電轉換效率。
工藝簡單、易處理：本發明的制備方法工藝簡單，無需復雜的設備和步驟，易于實現大規模生產。
柔韌性好：制得的復合薄膜具有良好的柔韌性，能夠適應各種復雜形狀和變形，為柔性可穿戴熱電設備等應用提供了可能。
【應用場景】
金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜，憑借其獨特的結構和性能，在多個領域展現出了廣泛的應用前景。以下是該復合薄膜的主要應用場景：
熱電發電：利用該復合薄膜良好的熱電轉換性能，可以將其應用于柔性可穿戴熱電設備中，將人體產生的熱量轉換為電能，為設備供電。
電子器件制造：金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜具有優異的導電性和熱穩定性，使其成為制造高性能電子器件的理想材料。例如，它可以用于制造高性能的晶體管、二極管等半導體器件。
電路互聯：該復合薄膜還可以用于電路互聯，提高電路的集成度和穩定性。
結構增強：憑借其高強度、高韌性和輕質的特點，該復合薄膜可以作為輕質高強復合材料的增強相，提高復合材料的整體性能。
防護材料：在航空航天、軍事等領域，該復合薄膜可以作為防護材料，用于制造具有優異抗沖擊、抗爆炸性能的裝備和設施。
電磁屏蔽：金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜具有優異的電磁屏蔽性能，可以用于制造輕質電磁屏蔽材料，為電子設備和人員提供有效的電磁防護。
超級電容器：該復合薄膜可以作為超級電容器的電極材料，提高電容器的能量密度和功率密度。
光學器件：憑借其良好的透光性和導電性，該復合薄膜還可以用于制造光學器件，如光開關、光調制器等。
電化學器件：在電化學領域，該復合薄膜可以用于制造高性能的電化學傳感器和電池電極材料。
金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜在柔性可穿戴熱電設備、半導體器件、輕質高強復合材料、輕質電磁屏蔽以及其他多個領域都展現出了廣泛的應用前景。隨著技術的不斷進步和成本的降低，該復合薄膜的應用范圍還將進一步擴大。
【技術成熟度】
該技術已經過驗證，達到了商業化的前提條件。
【知識產權】
專利一
【發明名稱】金屬離子改性聚乙烯亞胺碳納米管復合薄膜及其制備方法和應用
【申請人】武漢工程大學
【發明人姓名】張云飛、李贊、劉輝、張橋、杜飛鵬
【申請號/專利號】ZL202210489355.6
【發明內容】本發明的目的在于提供了一種利用金屬離子與聚乙烯亞胺中的氨基配位產生的 良好協效作用有效提升碳納米管功率因子的改性碳納米管薄膜的方法，從而使制得的碳納 米管復合薄膜能夠具備大幅提升的熱電轉換效率，且該制備方法工藝簡單、易處理、柔韌性 好，使得其在柔性可穿戴熱電設備等領域中具有廣泛的應用前景。
【專家簡介】
張云飛，男性，現任武漢工程大學材料科學與工程學院材料化學專業副教授，是該領域內的杰出教育者與研究學者。自2017年起，他深耕于材料化學領域的教學與科研工作，展現出了卓越的學術造詣和深厚的專業底蘊。
張教授擁有豐富而寶貴的科研經驗，這得益于他在中國科學院大學廣州化學研究所攻讀并成功取得的化學專業博士學位。在此期間，他系統地掌握了化學領域的前沿知識，并積累了解決復雜科學問題的能力和方法。
在學術道路上，張云飛教授始終秉持著嚴謹求實的科學態度，致力于推動材料化學領域的理論創新與技術進步。他的研究成果不僅為學術界提供了寶貴的參考，也為工業界的技術革新和產業升級提供了有力的支持。
在教學方面，張教授以其扎實的專業知識、深入淺出的教學風格和循循善誘的教學方法，深受學生的喜愛和尊敬。他始終將培養學生的創新思維和實踐能力放在首位，為學生的全面發展傾注了大量心血。
【合作方式】
技術轉讓、技術許可、作價入股、技術開發、技術咨詢等
【聯系方式】
聯系人：魏明明
聯系電話：027-87599568、13264712078
