Att lösa kedjor av atomer i en plastpolymer förbättrar dess förmåga att leda elektricitet, enligt en rapport från forskare, ledd av Nagoya University tillämpad fysiker Hisaaki Tanaka, i journalen Vetenskapens framsteg . Insikten kan hjälpa till att påskynda utvecklingen av bärbara strömkällor för ett stort antal Internet-of-things-enheter.

Framtidens "smarta" samhällen förväntas innehålla ett stort antal elektroniska enheter som är sammankopplade via Internet:det så kallade Internet-of-things. Forskare har letat efter sätt att använda kroppsvärme för att ladda vissa typer av mikroenheter och sensorer. Men detta kräver lättvikt, giftfri, bärbar, och flexibla termoelektriska generatorer.

Plast som kan leda elektricitet, kallas ledande polymerer, skulle kunna fylla denna räkning, men deras termoelektriska prestanda måste förbättras. Deras tunna filmer har mycket oordnade strukturer, bildad av kristallina och icke-kristallina delar, vilket gör det notoriskt svårt att förstå deras egenskaper och därmed hitta sätt att optimera deras prestanda.

Tanaka arbetade med kollegor i Japan för att förstå de termoelektriska egenskaperna hos en högledande tiofenbaserad polymer, kallas PBTTT. De tillsatte eller "dopade" polymeren med en tunn jonelektrolytgel, som är känt för att förbättra konduktiviteten. Gelen infiltrerar endast polymeren framgångsrikt när en specifik elektrisk spänning appliceras.

De använde en mängd olika mättekniker för att förstå polymerens elektroniska och strukturella förändringar när de dopades. De fann att, utan elektrolytgelen, PBTTT-kedjan är mycket vriden. Doping av den med en kritisk mängd elektrolyt vrider upp kedjan och skapar länkar mellan dess kristallina delar, förbättra elektronledningsförmågan.

Forskarna rapporterar att bildandet av detta sammankopplade ledande nätverk är det som bestämmer polymerens maximala termoelektriska prestanda, som de kunde observera unikt i denna studie.

De undersöker nu sätt att optimera den termoelektriska prestandan hos tunnfilmsledande polymerer genom materialdesign och förändrade tillverkningsförhållanden.

Artikeln, "Termoelektriska egenskaper hos en semikristallin polymer dopad bortom isolator-till-metall-övergången genom elektrolytport, " publicerades i tidskriften Vetenskapens framsteg den 14 februari, 2020.