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1.本发明属于热电器件制备技术领域，涉及一种柔性可穿戴热电器件的制备方法。
背景技术：2.热电器件是一种利用半导体材料的塞贝克效应和帕尔贴效应将热能和电能相互转换的器件或装置，是减少能源浪费、提高能源利用效率的重要手段。热电器件是将n型、p型的热电臂连接在一起，当结点的一端受热温度升高而另一端温度降低时，就会在器件两端产生温差，n型、p型半导体中的载流子由于吸收热量而会从高温端向低温端移动，在低温端载流子相遇时会重新结合而释放能量，这样就使得回路中产生电流，实现了温差发电，热电器件结构紧凑，无移动部件，具有高效性、无噪音、高可靠性、无污染、可规模化应用及寿命长等诸多优点；并且在一定的温差下，可随时为耗能元件提供能量。近几年新兴可穿戴电子器件被广泛使用，而柔性微型热电器件的可穿戴性为可穿戴电子器件(如人体运动监测设备、医疗健康设备等)提供了能量来源，通过体表温度与外界温差，实现人体自供电系统。
3.无机半导体因其较优的热电性能是目前热电研究领域的主要研究对象，但是无机热电材料也存在制备成本高、工艺复杂、柔性差、资源有限、使用途径相对固定、价格昂贵等缺点，极大限制了其发展。有机—无机热电材料的复合，既保持了有机材料柔韧的力学性能又具有无机材料较高的热电性能，所以这使人们对有机-无机复合的柔性热电材料和器件的研发产生了浓厚的兴趣。文献“cvd制备bi2se3纳米片薄膜及热电性能研究，1003-1251(2019)04-0085-05”选择云母基片作为衬底采用化学气相沉积法制备bi2se3薄膜，有利于制备高质量连续的薄膜，但是其沉积速率不太高；文献“电沉积法制备bi2te3基热电薄膜的研究进展，1004-227x(2020)15-1053-07”利用电沉积法制备bi2te3薄膜，虽然在制作低维材料方面具有操作简单、成本低等优点，但是其溶液体系选择多样，且大多很难溶解高浓度的te化合物，导致电沉积薄膜的成分很难均匀。
技术实现要素：4.本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，设计提供一种柔性可穿戴热电器件的制备方法，使制备的柔性热电器件更加舒适、便捷和轻量化。
5.为实现上述目的，本发明制备柔性可穿戴热电器件的具体过程为：
6.(1)利用静电纺丝制备pvp纳米纤维薄膜；
7.(2)对pvp纳米纤维薄膜进行预处理；
8.(3)采用预处理后的pvp纳米纤维薄膜制备热桥臂；
9.(4)将热电臂浸入配置好的含n型bi2te3的pedot溶液中直至热电臂全部浸润，取出后静置在空气下10min，得到n型热电臂；
10.(5)重复步骤(3)和(4)，将n型bi2te3用p型bi2te3代替，得到p型热电臂；
11.(6)用银浆作为电极将n型、p型热电臂首尾相连，将两侧端的热电臂首尾引出铜线作为外接线得到热电器件；
12.(7)将制作好的热电器件两面分别用pi包裹封装，完成柔性可穿戴热电器件的制备。
13.进一步的，步骤(1)制备pvp纳米纤维薄膜的过程为：
14.(1-1)将2g pvp和10ml dmf溶液混合，并通过磁力搅拌器在转速200r/min、80℃下进行密封搅拌直至完全溶解得到pvp和dmf混合溶液；
15.(1-2)将pvp和dmf混合溶液放在静电纺丝机推进器上，用锡纸和海绵板做为接收装置，将针头与锡纸连接，在外加高压电下形成高压电场，通过静电纺丝得到pvp纳米纤维薄膜，其中静电纺丝参数为：纺丝电压为13.65kv，进液速度为10ml/h，接收距离为15cm，纺丝时间为30min。
16.进一步的，步骤(2)对pvp纳米纤维薄膜预处理的具体过程：将纺丝后的pvp纳米纤维薄膜连带锡纸放到加热板上进行加热，在150℃温度下加热10min后进行uv光照射，照射时间为3min。
17.进一步的，步骤(3)制备热桥臂的具体过程为：将预处理后的pvp纳米纤维薄膜取下并放在pi膜上后进行对折和折叠，做成长3-5cm、宽1cm的矩形长条状并压实后得到热桥臂。
18.进一步的，步骤(4)中含n型bi2te3的pedot溶液由0.6g bi2te3混合在1.4g pedot溶液中得到，并密封搅拌转速200r/min、温度80℃直至溶解均匀。
19.本发明与现有技术相比，利用静电纺丝将pvp和dmf的混合溶液静电纺丝后浸泡在bi2te3和pedot混合溶液中，改变了传统无机热电材料不便捷、不可穿戴的现状，提升了热电器件的转换效率效率和输出功率，在60℃的温差下，制备的柔性热电器件产生的电动势达到1.5mv；同时，pvp纳米纤维薄膜使整个器件具备良好的透气性和极佳的柔韧性，有利于人体的长时间穿戴来为人体指标检测器提供能量。
附图说明：
20.图1为本发明制备的柔性可穿戴热电器件结构图。
21.图2为本发明制备柔性可穿戴热电器件的工作流程图。
具体实施方式：
22.下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。
23.实施例：
24.本实施例制备柔性可穿戴热电器件的具体过程为：
25.(1)分别用电子天枰称取2g pvp、0.6g p型bi2te3粉末、0.6g n型bi2te3粉末、10ml dmf溶液和两份1.4g pedot溶液，然后将pvp和dmf混合；将p型、n型bi2te3分别与pedot混合，并通过磁力搅拌器在转速200r/min、80℃下进行密封搅拌直至完全溶解；
26.(2)在配置好的pvp和dmf溶液中，吸取适量溶液于一次性针管中，放在静电纺丝机推进器上，用锡纸和海绵板做为接收装置，将针头与锡纸连接，在外加高压电下形成高压电场，纺丝参数如下：纺丝电压为13.65kv，进液速度为10ml/h，接收距离为15cm，纺丝时间为30min，利用静电纺丝制作pvp纳米纤维薄膜；
27.(3)将pvp纳米纤维薄膜连带锡纸放到加热板上进行加热，在150℃温度下加热
10min后加热后的薄膜进行uv光照射，照射时间为3min；
28.(4)利用预处理后的薄膜来制作热电器件中的一个热电臂，用镊子将预处理后的薄膜取下并放在pi膜上，将薄膜进行对折和折叠，将薄膜做成一个长为3-5cm宽为1cm的矩形长条状的热电臂并压实；
29.(5)将热电臂浸入配置好的含p型bi2te3的pedot溶液中直至热电臂全部浸润，取出后静置在空气下10min；重复步骤(4)和(5)，做出n型热电臂；
30.(6)用银浆作为电极将n型、p型热电臂首尾相连，将两侧端的热电臂首尾引出铜线作为外接线得到热电器件；
31.(7)将制作好的热电器件两面用pi包裹封装，贴靠皮肤的一面的一侧可贴敷在皮肤上，另一侧贴敷在隔热材料后贴敷在皮肤上。
32.本实施例对制备的可穿戴柔性热电器件进行性能测试，在60℃的温差下，其产生的电动势达到1.5mv。
技术特征：1.一种柔性可穿戴热电器件的制备方法，其特征在于，具体制备过程为：(1)利用静电纺丝制备pvp纳米纤维薄膜；(2)对pvp纳米纤维薄膜进行预处理；(3)采用预处理后的pvp纳米纤维薄膜制备热桥臂；(4)将热电臂浸入配置好的含n型bi2te3的pedot溶液中直至热电臂全部浸润，取出后静置在空气下10min，得到n型热电臂；(5)重复步骤(3)和(4)，将n型bi2te3用p型bi2te3代替，得到p型热电臂；(6)用银浆作为电极将n型、p型热电臂首尾相连，将两侧端的热电臂首尾引出铜线作为外接线得到热电器件；(7)将制作好的热电器件两面分别用pi包裹封装，完成柔性可穿戴热电器件的制备。2.根据权利要求1所述柔性可穿戴热电器件的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)制备pvp纳米纤维薄膜的过程为：(1-1)将2g pvp和10ml dmf溶液混合，并通过磁力搅拌器在转速200r/min、80℃下进行密封搅拌直至完全溶解得到pvp和dmf混合溶液；(1-2)将pvp和dmf混合溶液放在静电纺丝机推进器上，用锡纸和海绵板做为接收装置，将针头与锡纸连接，在外加高压电下形成高压电场，通过静电纺丝得到pvp纳米纤维薄膜，其中静电纺丝参数为：纺丝电压为13.65kv，进液速度为10ml/h，接收距离为15cm，纺丝时间为30min。3.根据权利要求2所述柔性可穿戴热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(2)对pvp纳米纤维薄膜预处理的具体过程：将纺丝后的pvp纳米纤维薄膜连带锡纸放到加热板上进行加热，在150℃温度下加热10min后进行uv光照射，照射时间为3min。4.根据权利要求3所述柔性可穿戴热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(3)制备热桥臂的具体过程为：将预处理后的pvp纳米纤维薄膜取下并放在pi膜上后进行对折和折叠，做成长3-5cm、宽1cm的矩形长条状并压实后得到热桥臂。5.根据权利要求4所述柔性可穿戴热电器件的制备方法，其特征在于，步骤(4)中含n型bi2te3的pedot溶液由0.6g bi2te3混合在1.4g pedot溶液中得到，并密封搅拌转速200r/min、温度80℃直至溶解均匀。
技术总结本发明属于热电器件制备技术领域，涉及一种柔性可穿戴热电器件的制备方法，先制备PVP纳米纤维薄膜并进行预处理；再采用预处理后的PVP纳米纤维薄膜制备热桥臂；然后分别N型和P型热电臂，用银浆作为电极将N型、P型热电臂首尾相连，将两侧端的热电臂首尾引出铜线作为外接线得到热电器件；最后将制作好的热电器件两面分别用PI包裹封装；利用静电纺丝将PVP和DMF的混合溶液静电纺丝后浸泡在Bi2Te3和Pedot混合溶液中，提升了热电器件的转换效率效率和输出功率，在60℃的温差下，制备的柔性热电器件产生的电动势达到1.5mV；同时，PVP纳米纤维薄膜使整个器件具备良好的透气性和极佳的柔韧性，有利于人体的长时间穿戴来为人体指标检测器提供能量。器提供能量。器提供能量。
技术研发人员：李元岳 尚怀举 李少森 徐洲 李海超 徐子欣
受保护的技术使用者：青岛大学
技术研发日：2022.06.08
技术公布日：2022/11/1
