Atomkraftsmikrofotografi av nanotråd-polymerkompositfilmer av varierande sammansättning, och schematisk över starkt ledande gränssnittsfas.
(Phys.org) —Ett team ledd av Jeffrey Urban och Rachel Segalman från Berkeley Lab Materials Sciences Division har upptäckt mycket ledande polymerbeteende som inträffar vid ett gränssnitt mellan polymer och nanokristall. Det sammansatta organiska/oorganiska materialet är ett termoelektriskt material – ett material som kan omvandla värme till elektricitet – och har högre prestanda än något av dess ingående material. Resultaten kan påverka inte bara termoelektrisk forskning, men även polymer/nanokristallkompositer som undersöks för solceller, batterier, och vätelagring.
Ett effektivt termoelektriskt material tillverkat av polymerer och nanokristaller är en attraktiv möjlighet eftersom det skulle vara betydligt billigare att tillverka än traditionell termoelektrisk. Här syntetiserade forskarna tellur nanotrådar med PEDOT:PSS, en vanlig ledande polymer, och gjut tunna filmer av den resulterande lösningen. Spännande nog, teamet fann att kompositfilmerna hade högre termoelektrisk prestanda än antingen polymeren eller enbart nanotrådar.
Hög elektrisk ledningsförmåga ses i kompositpolymer/nanowire filmer motsvarande en mellanviktsfraktion av tellur nanotrådar.
Forskarna rationaliserade sina ovanliga resultat genom att modellera filmerna som en sammansättning av tre distinkta material:nanotrådar, bulk polymer, och en ny gränsytepolymerfas med ökad elektrisk ledningsförmåga. Den mycket ledande gränsytpolymerfasen föreslår nya vägar för att förbättra elektroniska och termiska egenskaper i hybridmaterial och enheter, för termoelektrisk energiomvandling och andra energitillämpningar.
