有机-无机复合气凝胶热电材料的制备与性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51303116
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Thermoelectric material is an important developing direction of green energy materials. Organic-inorganic composites can comprehensively utilize both the high electric conductivity and Seebeck coefficient of inorganic materials and the low thermal conductivity of organic materials, and they are low in density, cheap in price and easy to process, so it is considered that organic-inorganic composites have potential advantages in using as thermoelectric materials. However, the electric conductivity (σ), the Seebeck coefficient (S) and the thermal conductivity (k) are very difficult to be independently adjusted and controlled to improve the thermoelectric performance of traditional organic - inorganic composites. In order to realize the regulation of σ, S and k individually, phenolic aldehyde /low-dimensional carbon nanoparticle composite aerogels and their carbonized composite aerogels will be prepared in this study. Within the network structure in the composite aerogels, low-dimensional carbon nanoparticles can form percolation routes to improve the electric conductivity. Using the very low density, the nanoporous structure and the multiple interfaces, phonons can be selectively scattered to reduce the thermal conductivity. Multiple interfaces in the composite aerogels can also be used to filter low-energy electron to improve the Seebeck coefficient. Based on the research, we aim at establishing the relationships between micro-structure and thermoelectric properties of the composite aerogels, and lay some theoretical principals and technical supports for the development of new organic-inorganic composite aerogels as thermoelectric materials.
热电材料是绿色能源材料的一个重要发展方向。有机-无机复合材料可以综合利用无机材料的高电导率和Seebeck系数及有机材料的低热导率,且质轻、价廉、易于加工,作为热电材料具有独特的优势。然而,传统的有机-无机复合热电材料往往不能独立地调控电导率(σ)、Seebeck系数(S)和热导率(k),难以提高复合材料的热电性能。为解决这个问题,本研究拟制备酚醛/低维碳纳米粒子复合气凝胶及其碳化复合气凝胶;利用低维碳纳米粒子在复合气凝胶的网络结构中形成逾渗通路,提高电导率;利用复合气凝胶极低的密度、纳米多孔结构和多重界面选择性地散射声子,降低热导率;利用复合气凝胶的多重界面过滤低能电子,提高Seebeck系数;实现S、σ和k的独立调控,建立复合气凝胶微观结构与热电性能的关系,为新型有机-无机复合气凝胶热电材料的研制奠定一定的理论基础和技术支持。

结项摘要

环境问题的日益恶化使人类对绿色能源的需求越来越迫切。热电材料可以直接实现热能与电能之间的转换,具有非常大的应用价值,因而被研究者们大量研究。热电材料转换效率的品质因数由无量纲的热电优值ZT表示,ZT值越大,热电材料的性能越好。除了绝对温度T,ZT值取决于三个相关参数:热导率κ,Seebeck系数α,电导率σ。一个能量转换率高的的热电材料,或者说一个有意义的热电材料的设计思路,必须是对热导率,电导率和Seebeck系数协同调控来完成。为解决这个问题,本研究制备了四种低维碳纳米粒子复合气凝胶及其碳化复合气凝胶;利用低维碳纳米粒子在复合气凝胶的网络结构中形成逾渗通路,提高电导率;利用复合气凝胶极低的密度、纳米多孔结构和多重界面选择性地散射声子,降低热导率;利用复合气凝胶的多重界面过滤低能电子,提高Seebeck系数;实现S、σ和k的独立调控,建立复合气凝胶微观结构与热电性能的关系,为新型有机-无机复合气凝胶热电材料的研制奠定一定的理论基础和技术支持。本项目发表SCI论文6篇,待发表英文论文2篇,EI论文1篇,核心期刊2篇,毕业研究生3名.

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Bi2Te3/炭黑复合材料的制备及热电性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    复合材料学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘艳玲;李娟娟;赵丽娟;李权
  • 通讯作者:
    李权
Enhanced thermoelectric properties of hybridized conducting aerogels based on carbon nanotubes and pyrolyzed resorcinol–formaldehyde resin
基于碳纳米管和热解间苯二酚·甲醛树脂的杂化导电气凝胶的增强热电性能
  • DOI:
    10.1016/j.synthmet.2015.03.036
  • 发表时间:
    2015-07
  • 期刊:
    Synthetic Metals
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    zhao jinghong;sun xijing;li quan;wu jinrong
  • 通讯作者:
    wu jinrong
Ultralight conducting PEDOT:PSS/carbon nanotube aerogels doped with silver for thermoelectric materials
用于热电材料的超轻导电PEDOT:PSS/掺银碳纳米管气凝胶
  • DOI:
    10.1007/s40843-016-5132-8
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Science China Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    wei yanhong;zhao jinghong;zhao lijuan;li quan
  • 通讯作者:
    li quan
Enhanced power factor within graphene hybridized carbon aerogels
石墨烯杂化碳气凝胶的功率因数增强
  • DOI:
    10.1039/c5ra03198b
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Rsc Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Huang, Guangsu;Li, Xiaodong;Xing, Wang;Zhao, Lijuan
  • 通讯作者:
    Zhao, Lijuan
Natural Rubber/Graphene Oxide Nanocomposites Prepared by Latex Mixing
乳胶共混制备天然橡胶/氧化石墨烯纳米复合材料
  • DOI:
    10.1080/00222348.2015.1019325
  • 发表时间:
    2015-02
  • 期刊:
    Journal of Macromolecular Science Part B
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    xijing Sun;qi liu;jinghong zhao;wang xing
  • 通讯作者:
    wang xing

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其他文献

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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈海洋;卢志杰;秦真东;赵丽娟;李亚男;刘春;杨光;叶成凯;潘淦;林蠡
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    杨蕾
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    --
  • 作者:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李永倩
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
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    蒋永成;郑辉;蒋宗孝;陈赛;陈德花;赵天良;王宏;黄艳艳;胡清华;赵丽娟;张玲
  • 通讯作者:
    张玲

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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