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  近日，南方科技大學(xué)2014級本科生李其鍇作為第一作者在英國皇家化學(xué)協(xié)會旗下期刊《Journal of Materials Chemistry C》上發(fā)表關(guān)于利用LiTFSI離子液體協(xié)同提升經(jīng)典有機(jī)熱電材料PEDOT:PSS的機(jī)械性能和熱電性能的研究成果，并被選作內(nèi)封面發(fā)表。李其鍇大三時加入材料系劉瑋書副教授團(tuán)隊，在劉瑋書指導(dǎo)下在本科階段完成了相關(guān)研究工作。

  近年來，隨著可穿戴電子和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，柔性熱電材料與器件在人體環(huán)境的應(yīng)用受到越來越多的關(guān)注。有機(jī)材料給人以天生具備柔性的印象，因此成為柔性熱電材料的首選。導(dǎo)電聚合物PEDOT：PSS是近年來被廣泛關(guān)注的有機(jī)熱電材料，然而大多的研究僅關(guān)注其熱電性能方面的提升。

  李其鍇在前期的工作中發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)處理的PEDOT：PSS聚合物在成膜后反復(fù)彎曲不到十次循環(huán)就會出現(xiàn)明顯裂紋，完全無法滿足柔性熱電器件的要求。改善PEDOT：PSS薄膜的機(jī)械柔性成為首要任務(wù)。李其鍇在閱讀大量的文獻(xiàn)后，提出加入離子液體增加導(dǎo)電高分子鏈間相互作用力，形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)機(jī)械性能的改善目的。在試驗過程中嘗試過多種離子液體，最終選定了表現(xiàn)較優(yōu)的LiTFSI。實驗結(jié)果出乎意料，新型的柔性有機(jī)熱電薄膜10000次循環(huán)后仍保持穩(wěn)定的電性能。此外，該LiTFSI/PEDOT:PSS復(fù)合柔性有機(jī)熱電薄膜的電學(xué)性能較未處理的PEDOT：PSS薄膜提高了近2個數(shù)量級，其功率因子達(dá)到75μW·m-1K-2,拉伸應(yīng)變達(dá)到了20%以上。

圖1.離子液體協(xié)同優(yōu)化PEDOT:PSS的熱電及機(jī)械性能

  目前，發(fā)展兼具力學(xué)柔性和熱電性能的柔性熱電薄膜材料與器件已經(jīng)是劉瑋書副教授團(tuán)隊的重要發(fā)展方向。劉瑋書副教授團(tuán)隊相關(guān)研究成果已經(jīng)提交專利申請，并會被應(yīng)用到新型的電子皮膚的溫覺仿真中。

  這一工作受到廣東省創(chuàng)新團(tuán)隊和廣東省大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)培育項目的支持。研究助理鄧滿姣，2016級碩士張雙猛對相關(guān)工作也有重要貢獻(xiàn)。李其鍇的研究得到了《Journal of Materials Chemistry C》審稿人的贊賞：

  “The authors fabricated Flexible films using PEDOT:PSS modulated by ionic liquid LiTFSI and hence obtained both improved mechanical properties and TE power factor. They give a noteworthy point of view that the practical flexibility needs to get attention for application of organic thermoelectric materials.”

  劉瑋書副教授特別對華南理工大學(xué)蔣慶林所參與的薄膜熱導(dǎo)率的測試表示感謝，他認(rèn)為，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展離不開協(xié)作，跨校合作對推動粵港澳大灣區(qū)的科技創(chuàng)新有重要意義。

  論文鏈接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/tc/c9tc00310j#!divAbstract