熱電学：高熱電性能指数を示すマルチヘテロ接合プラスチック

共役高分子は、廃熱からモノのインターネットに電力を供給する、本質的に柔軟で低コストの熱電技術として期待されている。しかしその有用な応用は、無次元性能指数（ZT）が低いためにこれまで困難であった。今回我々は、周期的なデュアルヘテロ接合を特徴とする高分子マルチヘテロ接合を作製することによって実現された、高ZT熱電プラスチックについて報告する。各周期は、10 nm以下の層状ヘテロ接合構造を持つ2種類の高分子と、相互に入り組んだバルクヘテロ接合界面からなる。この幾何学的形状は、効率的な電荷輸送を維持したまま、界面でのフォノン的散乱を大幅に増大させる。個々の高分子と比較して、60％を超える熱伝導率の大幅な抑制とパワーファクターの増大が観測され、368 Kで最高1.28というZTが得られた。この高分子熱電性能は、市販の熱電材料や既存の柔軟な熱電体候補を上回るものである。重要なことに、我々は、この高分子マルチヘテロ接合構造と、大面積のプラスチック熱電材料の需要を満たすための溶液塗膜技術との適合性を実証しており、これにより、費用対効果の高いウエアラブル熱電技術に向けた高分子マルチヘテロ接合への道が開かれる。

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