有机小分子热电材料的研究进展*
2021-03-08任露,高鹏
任 露,高 鹏
(1.中国科学院福建物质结构研究所,福州 350002;2.先进功能材料实验室 厦门稀土材料研究所,福建 厦门 361021;3.中国科学院大学,北京 100049)
0 引 言
热电材料可以将温度梯度和电势差互相转化,是一种新兴的绿色能源材料有利于人类社会的可持续发展[1]。一直以来,热电材料的研究集中在无机方面,其包括方钴矿、碲化铅、碲化铋及碲化锑等[2-5],其中碲化铋已经投入商业化生产[6-7]。但是现有的无机热电材料因存在价格昂贵、有毒、易碎、制造工艺复杂和抗弯曲性能差等缺点,并极大限制了其应用场景[8-10]。有机热电材料相对于无机热电材料具有无毒、柔韧性好、重量轻、制备方法简单、性能稳定、寿命长以及分子可设计等优点,这些特性为有机热电材料作为绿色能源材料提供了新的机遇,使其有潜力成为新型能源材料的主力军之一[11-12]。尽管对热电材料的研究可以追溯到19世纪,但对有机热电材料的研究在最近十年才迅速发展,有机热电材料的功率因子(PF)在过去几年中提高了五个数量级,并使得研究人员对有机热电材料的兴趣迅速增长[13-16]。如图1所示,关于“organic thermoelec*”主题的出版物报告(摘自Web of Science,截至2020年5月27日)在十年间增长了4.6倍。

图1 关于“organic thermoelec*”主题的出版报告(摘自Web of Science,截止2020年5月27日)
有机小分子热电材料是有机热电材料的一个分支,通过化学掺杂,可以使P型和N型的小分子有机半导体的热电性能更加优异。然而,对于分子堆积以及化学掺杂等因素对热电性能的影响还未有系统性的分析,从这个角度出发,本篇综述将重点介绍共轭有机小分子热电材料(不包括络合物)的发展现状。……
