常温区热电发电薄膜用浆料及浆料和薄膜的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种常温区热电发电薄膜用浆料及浆料和薄膜的制备方法，常温区热电发电薄膜用浆料浆料包括85～90份的半导体相、2～6份的高分子树脂、2～7份的溶剂和1～3份的分散剂，常温区热电发电薄膜由本发明专利技术提供的常温区热电发电薄膜用浆料经丝网印刷、表面干燥和固化得到。本发明专利技术的常温区热电发电薄膜用浆料的粘度和印刷性(高宽比)稳定，说明本发明专利技术所制浆料分散性更好，从而可进行连续印刷，且印刷过程中没有团聚物堵塞网目，印刷效率得到了大大提高。本发明专利技术提供的常温区热电发电薄膜电阻率较低，塞贝克系数优异，有望在柔性热电发电、制冷、传感领域获得规模化应用。传感领域获得规模化应用。

【技术实现步骤摘要】
常温区热电发电薄膜用浆料及浆料和薄膜的制备方法


[0001]本专利技术属于热电材料
，尤其涉及一种常温区热电发电薄膜用浆料及浆料和薄膜的制备方法。

技术介绍

[0002]随着柔性电子器件市场化与轻质化的迅速发展，迫切要求开发对应的自供电系统。柔性热电材料技术是新一代自供电技术，可以利用环境温差为低功耗可穿戴电子提供电源，因此迫切需要开发高性能的热电薄膜与器件以及低成本规模化的制备技术。碲化铋是目前室温性能最好的，也是使用最广泛的热电材料。但对于碲化铋基热电薄膜材料及器件的研究主体集中在设备操作复杂、成本高的磁控溅射、热蒸发、分子束外延等高精密制备手段上，同时上述成膜手段得到的碲化铋薄膜厚度较小一般在几十到几百纳米，较小的厚度限制了热负载和电负载。而关于具有低能耗、低成本优势的传统印刷制备技术的研究尚不成熟。丝网印刷是一种膜厚可控、低能耗、低成本的制膜技术，但目前缺少碲化铋热电材料浆料技术的研究。因此亟需研发一种碲化铋的热电发电薄膜用浆料，基于该浆料采用丝网印刷技术得到热电薄膜，进一步的，可以基于该浆料采用3D打印技术得到预设三维构型的热电发电、制冷器件或传感器，从而进一步推动碲化铋热电材料及器件的市场化应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有碲化铋薄膜制备技术的设备操作复杂、成本高、制膜厚度小等缺点，目的在于提供一种针对膜厚可控的丝网印刷技术用的常温区热电发电薄膜用浆料及浆料和薄膜的制备方法。
[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种常温区热电发电薄膜用浆料，所述浆料包括85～90份的半导体相、2～6份的高分子树脂、2～7份的溶剂和1～3份的分散剂。
[0005]较佳的是，所述分散剂选自由二甲基乙酰胺、山梨醇酐三油酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、油酸酰胺、芥子酸酰胺组成的物质组中的一种或多种。
[0006]较佳的是，所述半导体相为n型或p型碲化铋粉末。
[0007]较佳的是，所述碲化铋粉末为球状碲化铋粉末、片状碲化铋粉末和碲粉的混合物；
[0008]所述球状碲化铋粉末的平均粒径为0.5～2μm，所述片状碲化铋粉末的平均粒径为2～8μm，所述碲粉的平均粒径为2～4μm；
[0009]所述球状碲化铋粉末：所述片状碲化铋粉末的质量比为1：3～1：5；所述碲粉：(球状碲化铋粉末与片状碲化铋粉末之和)的质量比为1:100～6:100。
[0010]较佳的是，所述高分子树脂选自由热塑性丙烯酸树脂、聚酯改性树脂、聚醋酸乙烯酯、氯醋树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛酯和聚醋树脂组成的物质组中的一种或多种。
[0011]较佳地是，所述热塑性丙烯酸树脂平均分子量为80000～100000；所述聚酯改性树脂平均分子量为150000～200000；所述聚醋酸乙烯酯平均分子量为100000～150000；所述氯醋树脂平均分子量为90000～120000；所述环氧树脂平均分子量为80000～100000；所述
聚乙烯醇缩丁醛酯平均分子量为1200000～1800000；所述聚醋树脂平均分子量为80000～150000。
[0012]较佳的是，所述溶剂选自由丙二醇单甲醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇
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丁醚乙酸酯、柠檬酸三丁酯、乙酸乙酯、松油醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯和二乙二醇丁醚组成的物质组中的一种或多种。
[0013]本专利技术的另一目的在于提供一种常温区热电发电薄膜用浆料的制备方法，所述制备方法依次包括以下步骤：
[0014]S1、将高分子树脂加入到溶剂中，在50～80℃的条件下以200～6000r/min的速度搅拌2～10h，所述高分子树脂充分溶解于所述溶剂中得到树脂载体；
[0015]S2、将分散剂加入步骤S1得到的所述树脂载体中，以200～6000r/min的速度搅拌2～10h，搅拌后加入半导体相，再次以200～6000r/min的速度搅拌2～10h得到混合物；
[0016]S3、将步骤S2得到的混合物放入公自转搅拌机中，在15～30℃下以200～1000r/min的公转速度和500～800r/min的自转速度搅拌2～12h得到均匀分散混合物；
[0017]S4、用三辊轧机对步骤S3得到的均匀分散混合物进行辊轧，辊轧步骤为：
[0018]先将所述三辊轧机的进料辊与中间辊的间距设置为40～80μm，出料辊与中间辊的间距设置为20～40μm，辊轧2～5遍；
[0019]再将所述三辊轧机的进料辊与中间辊的间距设置为20～40μm，出料辊与中间辊的间距设置为10～20μm，辊轧2～5遍；
[0020]最后将所述三辊轧机的进料辊与中间辊的间距设置为15～20μm，出料辊与中间辊的间距设置为5～10μm，辊轧2～5遍得到常温区热电发电薄膜用浆料。
[0021]较佳地是，以质量总份数为100计；
[0022]所述高分子树脂的质量份数配比为2～6份，所述高分子树脂选自由热塑性丙烯酸树脂、聚酯改性树脂、聚醋酸乙烯酯、氯醋树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛酯和聚醋树脂组成的物质组中的一种或多种；
[0023]所述溶剂的质量份数配比为2～7份，所述溶剂选自由丙二醇单甲醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇
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丁醚乙酸酯、柠檬酸三丁酯、乙酸乙酯、松油醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯和二乙二醇丁醚组成的物质组中的一种或多种；
[0024]所述分散剂的质量份数配比为1～3份，所述高分子型分散剂选自由二甲基乙酰胺、山梨醇酐三油酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、油酸酰胺、芥子酸酰胺组成的物质组中的一种或多种；
[0025]所述半导体相的质量份数配比为85～90份，所述半导体相为n型和/或p型碲化铋粉末，所述碲化铋粉末为球状碲化铋粉末、片状碲化铋粉末和碲粉的混合物，所述球状碲化铋粉末的平均粒径为0.5～2μm，所述片状碲化铋粉末的平均粒径为2～8μm，所述碲粉的平均粒径为2～4μm，所述球状碲化铋粉末：所述片状碲化铋粉末的质量比为1：3～1：5；所述碲粉：(球状碲化铋粉末与片状碲化铋粉末之和)质量比为1:100～6:100。
[0026]本专利技术的再一目的在于提供一种常温区热电发电薄膜的制备方法，所述方法包括：对常温区热电发电薄膜用浆料进行丝网印刷，然后固化，所述固化方式为：在120～180℃下让丝网印刷得到的薄膜表面干燥3～10min并干燥两次，再将干燥后的薄膜放于180～280℃固化5～30min得到常温区热电发电薄膜。
[0027]本专利技术的积极进步效果在于：
[0028]本专利技术的常温区热电发电薄膜用浆料可以采用丝网印刷技术得到提前设计好二维构型的热电薄膜，也可以利用3D打印技术得到提前设计好三维构造的热电器件，为自上而下的制造热电发电器件提供基础材料技术。
具体实施方式
[0029]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述浆料包括85～90份的半导体相、2～6份的高分子树脂、2～7份的溶剂和1～3份的分散剂，以质量总份数为100计。2.如权利要求1所述的常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述分散剂选自由二甲基乙酰胺、山梨醇酐三油酸酯、硬脂酸、聚丙烯酰胺、油酸酰胺、芥子酸酰胺组成的物质组中的一种或多种。3.如权利要求1所述的常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述半导体相为n型或p型碲化铋粉末。4.如权利要求3所述的常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述碲化铋粉末为球状碲化铋粉末、片状碲化铋粉末和碲粉的混合物；所述球状碲化铋粉末的平均粒径为0.5～2μm，所述片状碲化铋粉末的平均粒径为2～8μm，所述碲粉的平均粒径为2～4μm；所述球状碲化铋粉末：所述片状碲化铋粉末的质量比为1：3～1：5；所述碲粉：(球状碲化铋粉末与片状碲化铋粉末之和)的质量比为1:100～6:100。5.如权利要求1所述的常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述高分子树脂选自由热塑性丙烯酸树脂、聚酯改性树脂、聚醋酸乙烯酯、氯醋树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛酯和聚醋树脂组成的物质组中的一种或多种。6.如权利要求5所述的常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述热塑性丙烯酸树脂平均分子量为80000～100000；所述聚酯改性树脂平均分子量为150000～200000；所述聚醋酸乙烯酯平均分子量为100000～150000；所述氯醋树脂平均分子量为90000～120000；所述环氧树脂平均分子量为80000～100000；所述聚乙烯醇缩丁醛酯平均分子量为1200000～1800000；所述聚醋树脂平均分子量为80000～150000。7.如权利要求1所述的常温区热电发电薄膜用浆料，其特征在于，所述溶剂选自由丙二醇单甲醚、二乙二醇单丁基醚、二乙二醇
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丁醚乙酸酯、柠檬酸三丁酯、乙酸乙酯、松油醇、乙二醇丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯和二乙二醇丁醚组成的物质组中的一种或多种。8.一种权利要求1所述的常温区热电发电薄膜用浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法依次包括以下步骤：S1、将高分子树脂加入到溶剂中，在50～80℃的条件下以200～6000r/min的速度搅拌2～10h，所述高分子树脂充分溶解于所述溶剂中得到树脂载体；S2、将分散剂加入步骤S1得到的所述树脂载体中，以200～6000r/min的速度搅拌2～10h，搅拌后加入半...

【专利技术属性】
技术研发人员：宗鹏安，陈梦然，张传锐，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：