圖為NREL（美國(guó)國(guó)家能源可再生能源實(shí)驗(yàn)室）的科學(xué)家安德魯·弗格森（Andrew Ferguson）（左）和杰弗里·布萊克本（Jeffrey Blackburn）（右）圖片來(lái)源：Dennis Schroeder/NREL

美國(guó)國(guó)家能源可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）的科學(xué)家報(bào)告說(shuō)，通過(guò)碳納米管薄膜制造的有機(jī)半導(dǎo)體，熱電性能得到顯著改善，因此可以將其集成在織物中，以將廢熱轉(zhuǎn)換為電力或用作小電源。

該研究表明了半導(dǎo)體性單壁碳納米管（SWCNT）作為高效熱電發(fā)生器的主要材料具有重要潛力，而不是用作類(lèi)似于碳納米管和聚合物的“復(fù)合”熱電材料中的組成，這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了new Energy & Environmental Science 中，該論文主要闡述了摻雜了半導(dǎo)體性單壁碳納米管薄膜的n型和p型半導(dǎo)體的熱電功率因數(shù)。

杰弗里·布萊克本（Jeffrey Blackburn）作為NREL化學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)中心的資深科學(xué)家，曾與安德魯·弗格森（Andrew Ferguson）共同發(fā)表過(guò)論文，他表明：“這種做法還是具有一些固有優(yōu)勢(shì)的。這些優(yōu)點(diǎn)包括有望找到半導(dǎo)體問(wèn)題的解決方案，使其輕質(zhì)，靈活且制造成本低廉。”該論文的其他作者是Bradley MacLeod，Rachelle Ihly，Zbyslaw Owczarczyk和Katherine Hurst，都在NERL進(jìn)行研究。并且，這些作者還與丹佛大學(xué)和位于北卡羅來(lái)納州夏洛特的International Thermodyne公司的伙伴共同合作。

弗格森也是化學(xué)材料科學(xué)與技術(shù)中心的資深科學(xué)家，他表示，將SWCNT引入到面料中為“可穿戴”的個(gè)人電子產(chǎn)品提供了重要的功能。通過(guò)從人體中捕獲熱能并將其轉(zhuǎn)換成電能，半導(dǎo)體就可以為嵌入在衣服中的便攜式電子設(shè)備或傳感器供電。

布萊克本和弗格森去年發(fā)表了兩篇關(guān)于SWCNT的論文，且他們的zui新研究都是建立在早期的研究基礎(chǔ)之上的。第一篇論文發(fā)表在了Nature Energy，其主要闡述了SWCNT在熱電應(yīng)用方面的潛力，但是在本研究中所制備的膜卻保留了大量的絕緣聚合物。而他們的第二篇論文發(fā)表在了ACS Energy Letters上，該論文表明從典型的SWNCT薄膜中去除“某種”聚合物可以改善其熱電性能。

zui新論文表明，從所有的SWCNT起始材料中去除聚合物有助于提高熱電性能，并改進(jìn)電荷載流子穿過(guò)半導(dǎo)體的性能。本論文還證明，當(dāng)摻雜正、負(fù)電荷載流子時(shí)，相同的SWCNT薄膜獲得相同的性能。但是，卻需要p型和n型半導(dǎo)體兩種類(lèi)型的材料，以確保在熱電裝置中產(chǎn)生足夠的功率。另一個(gè)重要研究是半導(dǎo)體形成的有機(jī)熱電材料聚合物通常會(huì)產(chǎn)生比p型材料更差的n型材料。SWCNT薄膜可以使p型和n型半導(dǎo)體從具有相同性能的同種材料中脫離，而這就意味著每條支流中的電流達(dá)到平衡，這樣就可以簡(jiǎn)化裝置的制造。

弗格森表明：“我們實(shí)際上可以用單一材料中制造該裝置。而在傳統(tǒng)的熱電材料中，需要使用p型和n型半導(dǎo)體將它們組裝成一個(gè)器件?！?/span>