一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件制造技术

一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件。由p型碳纳米管纤维基底、n型热电单元和织物体构成，所述p型碳纳米管纤维基底上等间距设置有n型热电单元，构成p、n交替存在的一体化热电纤维，所述p、n交替存在的一体化热电纤维垂直编织于织物体的纤维方向，构成一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件。本实用新型专利技术所提供的可穿戴p型、n型一体化热电纤维具有轻柔、可

【技术实现步骤摘要】
一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件


[0001]本技术属于热电发电器件
，具体涉及一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件。

技术介绍

[0002]随着化石能源枯竭和环境问题日益凸显，能源的多元化和高效利用成为解决问题的有效途径。热电转换技术作为一种绿色环保的能源技术受到了广泛的关注。目前，商用热电器件是刚性的，对于日趋流行的便携式可穿戴设备，其应用受到了限制，制备一种可穿戴的柔性热电器件成为现阶段的迫切需求。
[0003]热电转换技术是将工业、环境、人体等产生的热能转换为电能直接利用的技术，具有绿色环保、安全可靠的特点，是解决能源问题的有效途径之一。热电器件被认为是能量收集、转换设备的优良供能模块。
[0004]当热电器件应用于便携式可穿戴设备中时，要求热电器件具有轻柔、可任意角度弯曲以便于携带、具有优异的热接触，使热量能够充分被转换利用。当前，热电器件通常利用陶瓷材料为基板，虽然具有较高的导热性，但不可拉伸、脆性大，且器件笨重，这些缺点使得当前热电器件不能与形状复杂、弯曲不平的面实现良好的热接触，充分利用人体热能，其应用范围受到了一定限制。
[0005]为了实现热电器件在可穿戴设备领域的应用，国内外技术人员开发了一些柔性热电器件，如已授权专利CN 212209547U中提出利用柔性电极将热电腿连接起来，并采用异型结构作为电极连接件，使整个器件具有一定的柔性。但其采用的热电腿为刚性热电腿，且其发电单元的保护套为刚性结构，这使得热电器件不能与人体之间实现很好的热接触，降低了热能利用率。因此，急需开发一种质轻、柔性、可灵活弯折、便于携带且性能优良的柔性热电器件。

技术实现思路

[0006]本技术的目的是针对上述所述缺陷，提供一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件，使其可以应用于便携式可穿戴设备中。
[0007]本技术的目的是通过以下技术方案予以实现的。
[0008]一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件，包括p型的柔性碳纳米管纤维基底，n型热电单元，织物体。所述p型碳纳米管纤维基底是将碳纳米管气凝胶用酒精收缩成线，再将多根线螺旋缠绕成纤维，所述纤维的截面直径在300
‑
500μm之间，所述n型热电单元是在p型碳纳米管纤维上等间距滴加n型掺杂剂，形成n型热电单元。
[0009]热电器件，分为间隔分布的p型、n型热电单元，所述p型、n型热电单元，由p型碳纳米管纤维为基底，在碳纳米管纤维上以3
‑
5mm等间距，滴加n型掺杂剂聚乙烯亚胺，制成p型、n型交错的一体化热电纤维，无需电极连接。所述n型掺杂剂并不限于聚乙烯亚胺。
[0010]所述p型碳纳米管纤维基底和n型热电单元的个数至少在两个以上。
[0011]p型、n型交错的一体化热电纤维能
±
180
°
任意角度弯折，其弯曲半径<0.01 mm。
[0012]可穿戴热电器件，将p型、n型一体化热电纤维垂直编织于织物中，使热电器件与织物形成一体，制备成可穿戴热电转换器件。编织时保证平行的两根p型、n型热电单元交错排列，在热接触时p型、n型单元均能形成对应的温度梯度。同时纤维本身质轻，不会给衣物增加过多的重量。
[0013]本技术的有益效果是：本技术可编于织物中直接穿戴使用，可应用于便携式可穿戴设备中。当该器件一面与热源直接接触时，则将在器件两面形成温度梯度，实现温差发电。其次，通过多个p型、n型热电单元正负串联，实现电压叠加,整体输出较大电压作为电能输出。该热电器件为p型、n型一体化结构，无需额外的电极连接，能
±
180
°
弯折、与不同弯曲条件的热源接触性达95%，且纤维状结构使其具有很好柔性，便携式可穿戴设备中应用前景广泛。
附图说明
[0014]图1是本技术p型、n型一体化热电纤维结构示意图。
[0015]图2是本技术p型、n型一体化热电纤维局部放大结构示意图。
[0016]图3是本技术整体结构示意图。
[0017]图4是本技术图3的A
‑
A向结构示意图。
[0018]图中各构件为：1
‑
p型碳纳米管纤维基底，2
‑
n型热电单元，3
‑
织物体。
具体实施方式
[0019]以下结合附图和具体实施例对本技术进一步详细说明。
[0020]实施例1。
[0021]请参阅图1
‑
4，本技术提出的p型、n型一体化可穿戴热电器件包括：
[0022]柔性p型碳纳米管纤维基底，由多根碳纳米管束缠绕构成，纤维直径为300 μm。
[0023]将p型碳纳米管纤维基底进行n型掺杂，在p型碳纳米管纤维基底上以4mm的间距滴加n型掺杂剂，成为 n型热电单元，碳纳米管纤维上未进行n型掺杂区域则仍为p型。
[0024]p型、n型热电单元在碳纳米管纤维上间隔分布，直接连接，无需外接电极。
[0025]在碳纳米管纤维上存在至少两个以上p型碳纳米管纤维基底和n型热电单元，构成p型、n型一体化热电纤维。
[0026]当p型、n型一体化纤维一面与热源接触时，纤维两面会形成一个温度梯度，通过这个温度梯度，实现温差发电。
[0027]p型、n型热电单元正负交替连接，多个交替连接的p型、n型热电单元相互串联，将电压叠加，最后整体输出一个较大电压作为电能输出。
[0028]p型、n型一体化热电纤维垂直编入织物中，作为可直接穿戴的热电器件使用。在编织时保证平行的两根p型、n型热电单元位置交错，与热接触时p型、n型热电单元均对应一定的温度梯度。
[0029]实施例2。
[0030]请参阅图1
‑
4，本技术提出的p型、n型一体化可穿戴热电器件包括：
[0031]柔性p型碳纳米管纤维基底，由多根碳纳米管束缠绕构成，纤维直径为400 μm。
[0032]将p型碳纳米管纤维基底进行n型掺杂，在p型碳纳米管纤维基底上以3mm的间距滴加n型掺杂剂，成为 n型热电单元，碳纳米管纤维上未进行n型掺杂区域则仍为p型。
[0033]p型、n型热电单元在碳纳米管纤维上间隔分布，直接连接，无需外接电极。
[0034]在碳纳米管纤维上存在至少两个以上p型碳纳米管纤维基底和n型热电单元，构成p型、n型一体化热电纤维。
[0035]当p型、n型一体化纤维一面与热源接触时，纤维两面会形成一个温度梯度，通过这个温度梯度，实现温差发电。
[0036]p型、n型热电单元正负交替连接，多个交替连接的p型、n型热电单元相互串联，将电压叠加，最后整体输出一个较大电压作为电能输出。
[0037]p型、n型一体化热电纤维垂直编入织物中，作为可直接穿戴的热电器件使用。在编织时保证平行的两根p型、n型热电单元位置交错，与热接触时p型、n型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件，其特征在于：由p型碳纳米管纤维基底(1)、n型热电单元(2)和织物体(3)构成，所述p型碳纳米管纤维基底(1)上等间距设置有n型热电单元(2)，构成p、n交替存在的一体化热电纤维，所述p、n交替存在的一体化热电纤维垂直编织于织物体(3)的纤维方向，构成一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件。2.根据权利要求1所述的一种p型、n型一体化的可穿戴热电器件，其特征在于：所述p型碳纳米管纤维基底(1)是由多根碳纳米管束缠绕构成，使得p型碳纳米管纤维基底(1)的截面直径为300
‑
500 μm。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢萍，张志勇，卢忠旭，郑小燕，刘炎，李凯瑞，黎业生，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：新型
国别省市：