新疆理化所等在玄武岩纤维基热电转换材料研究中获进展
来源： 新疆理化技术研究所 发布时间：2023-12-14
热电材料能够利用元件两端的温差，直接将热能转换为电能，在废热发电、绿色制冷等领域颇具应用潜力。在种类繁多的热电材料中，无机纤维因优异的机械性能、抗腐蚀和耐高温等性能而备受关注。玄武岩纤维（bf）是以天然火山岩为原料、经高温熔融后制成的连续纤维，具有强度高、耐高温和热导率低等性能，但它的绝缘特性限制了在热电纤维领域的发展。
近期，中国科学院新疆理化技术研究所与香港中文大学（深圳）合作，分别将一维碳纳米管（cnt）和二维石墨烯（rgo）分散在环氧乳液中，获得了具有导电性能的纳米复合浸润剂。科研人员将所得浸润剂涂覆于玄武岩纤维表面，制备出基于玄武岩纤维的热电转换材料（图1）。研究表明，所得纤维均为n型半导体且表现出优异的热电转换性能，塞贝克系数（表征材料由于温差而产生电压的能力）分别为-46.34 µv/k和-20.18 µv/k。由于不同纳米复合浸润剂的引入，使玄武岩纤维的单丝拉伸强度由1258mpa（bf）分别提升至1549mpa（cnt/bf）和1679mpa（rgo/bf），分别提升了23%（cnt/bf）和33%（rgo/bf），表明浸润剂对纤维表面缺陷结构具有良好的修复作用。此外，纳米复合浸润剂可有效提升纤维与树脂之间的相互作用，cnt/bf和rgo/bf与环氧树脂之间的界面剪切强度分别提升52%和154%。该研究通过表面改性技术赋予玄武岩纤维独特的多功能特性，为此类纤维的应用提供了新思路。
相关研究成果发表在colloids and surfaces a: physicochemical andengineering aspects上。研究工作得到新疆“天山英才”培养计划和中国科学院等的支持。
玄武岩纤维基热电转换材料的制备及工作原理
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