【辅创精品成果推介】金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用
【所属领域】
热电材料技术领域
【背景分析】
随着科技的进步和新能源的发展，热电材料作为一种能够实现热能与电能相互转换的材料，逐渐在柔性可穿戴热电设备、传感器等领域展现出巨大的应用潜力。传统的热电材料虽然已有一定的性能，但在热电转换效率、制备工艺及柔韧性等方面仍存在诸多挑战。因此，开发新型热电材料及其制备方法显得尤为重要。
热电材料是一种依靠固体内部载流子运动实现热能与电能直接转换的能源材料， 利用人体体温与环境之间的温差发电，使热电材料成为便携式智能电子器件自供电技术的 有效解决方案。
【成果介绍】
本发明提供了一种创新的改性碳纳米管薄膜的方法，该方法利用金属离子与聚乙烯亚胺中的氨基配位产生的良好协效作用，有效提升碳纳米管的功率因子。
复合薄膜特性：通过该方法制备的金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜，具备大幅提升的热电转换效率。
金属离子的引入不仅改变了碳纳米管的表面性质，还增强了其与聚乙烯亚胺之间的相互作用。这种相互作用使得复合薄膜在受到外力作用时，能够保持较好的结构稳定性，从而提高了其热电性能的稳定性。
此外，该复合薄膜还表现出良好的导电性和热稳定性，这使得它在热电发电、热电制冷以及传感器等领域中具有潜在的应用价值。例如，在柔性可穿戴热电设备中，该复合薄膜可以作为热电转换元件，将人体产生的热量转换为电能，为设备供电；同时，它也可以作为温度传感器，实时监测人体的温度变化。
【技术优势】
本技术提出金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用显著提升热电转换效率：通过金属离子的改性，使得碳纳米管的功率因子得到大幅提升，从而提高了复合薄膜的热电转换效率。
工艺简单、易处理：本发明的制备方法工艺简单，无需复杂的设备和步骤，易于实现大规模生产。
柔韧性好：制得的复合薄膜具有良好的柔韧性，能够适应各种复杂形状和变形，为柔性可穿戴热电设备等应用提供了可能。
【应用场景】
金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜，凭借其独特的结构和性能，在多个领域展现出了广泛的应用前景。以下是该复合薄膜的主要应用场景：
热电发电：利用该复合薄膜良好的热电转换性能，可以将其应用于柔性可穿戴热电设备中，将人体产生的热量转换为电能，为设备供电。
电子器件制造：金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜具有优异的导电性和热稳定性，使其成为制造高性能电子器件的理想材料。例如，它可以用于制造高性能的晶体管、二极管等半导体器件。
电路互联：该复合薄膜还可以用于电路互联，提高电路的集成度和稳定性。
结构增强：凭借其高强度、高韧性和轻质的特点，该复合薄膜可以作为轻质高强复合材料的增强相，提高复合材料的整体性能。
防护材料：在航空航天、军事等领域，该复合薄膜可以作为防护材料，用于制造具有优异抗冲击、抗爆炸性能的装备和设施。
电磁屏蔽：金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜具有优异的电磁屏蔽性能，可以用于制造轻质电磁屏蔽材料，为电子设备和人员提供有效的电磁防护。
超级电容器：该复合薄膜可以作为超级电容器的电极材料，提高电容器的能量密度和功率密度。
光学器件：凭借其良好的透光性和导电性，该复合薄膜还可以用于制造光学器件，如光开关、光调制器等。
电化学器件：在电化学领域，该复合薄膜可以用于制造高性能的电化学传感器和电池电极材料。
金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜在柔性可穿戴热电设备、半导体器件、轻质高强复合材料、轻质电磁屏蔽以及其他多个领域都展现出了广泛的应用前景。随着技术的不断进步和成本的降低，该复合薄膜的应用范围还将进一步扩大。
【技术成熟度】
该技术已经过验证，达到了商业化的前提条件。
【知识产权】
专利一
【发明名称】金属离子改性聚乙烯亚胺碳纳米管复合薄膜及其制备方法和应用
【申请人】武汉工程大学
【发明人姓名】张云飞、李赞、刘辉、张桥、杜飞鹏
【申请号/专利号】ZL202210489355.6
【发明内容】本发明的目的在于提供了一种利用金属离子与聚乙烯亚胺中的氨基配位产生的 良好协效作用有效提升碳纳米管功率因子的改性碳纳米管薄膜的方法，从而使制得的碳纳 米管复合薄膜能够具备大幅提升的热电转换效率，且该制备方法工艺简单、易处理、柔韧性 好，使得其在柔性可穿戴热电设备等领域中具有广泛的应用前景。
【专家简介】
张云飞，男性，现任武汉工程大学材料科学与工程学院材料化学专业副教授，是该领域内的杰出教育者与研究学者。自2017年起，他深耕于材料化学领域的教学与科研工作，展现出了卓越的学术造诣和深厚的专业底蕴。
张教授拥有丰富而宝贵的科研经验，这得益于他在中国科学院大学广州化学研究所攻读并成功取得的化学专业博士学位。在此期间，他系统地掌握了化学领域的前沿知识，并积累了解决复杂科学问题的能力和方法。
在学术道路上，张云飞教授始终秉持着严谨求实的科学态度，致力于推动材料化学领域的理论创新与技术进步。他的研究成果不仅为学术界提供了宝贵的参考，也为工业界的技术革新和产业升级提供了有力的支持。
在教学方面，张教授以其扎实的专业知识、深入浅出的教学风格和循循善诱的教学方法，深受学生的喜爱和尊敬。他始终将培养学生的创新思维和实践能力放在首位，为学生的全面发展倾注了大量心血。
【合作方式】
技术转让、技术许可、作价入股、技术开发、技术咨询等
【联系方式】
联系人：魏明明
联系电话：027-87599568、13264712078
