有機半導體熱電材料性能指數翻倍

有機半導體熱電材料性能指數翻倍

據美國《每日科學》網站報道，熱電材料是一種能將熱能和電能相互轉換的功能材料。目前的有機半導體熱電材料的熱電轉化效率一般比較低。美國科學家最新發現了一種方法，將目前表現最好的有機半導體熱電材料的效率提高了70%。

現在，最高效的熱電材料一般由鉍、碲、硒等相對來說比較少見的無機半導體組成，這些元素昂貴、易碎，而且有些還有毒。有機半導體不僅便宜、儲量豐富而且輕便、堅固，但一直以來，這類熱電材料在熱電轉化過程中的表現差強人意。無機半導體熱電材料的熱電轉化效率幾乎是有機半導體熱電材料的4倍。

科學家們一般用“性能指數”這一值來反映材料的熱電轉化效率。目前，在室溫下，最高效的無機熱電材料的“性能指數”接近1，而有機半導體熱電材料的“性能指數”僅為0.25。現在，科學家們將最好的有機半導體熱電材料聚3,4-亞乙二氧基噻吩-聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS） 的“性能指數”提高了70%，達到0.42，為目前最好的無機半導體熱電材料的一半。

科學家們一般采用摻雜這一過程來增加材料的導電能力，當給某種材料添加摻雜劑時，摻雜劑就給主材料提供了電載體，每個添加進去的電載體都能增強原材料的導電能力。

為了提高PEDOT:PSS的熱電效率，科學家們在納米尺度對這種材料的結構進行了調整，也使用了一些溶劑將那些未被離子化的PSS分子從該材料中移走，從而顯著提高了其導電能力和熱電轉化效率。

這種特殊的有機熱電材料將在溫度達到250華氏度（約121攝氏度） 時開始工作。科學家表示：“最新技術有望讓我們制造出一種柔性薄片，能包裹某個熱物體來發電或者制冷。”

（文／劉霞）