从环境或人体获取低品位热能再转化为电能是一种可持续的、环境友好的能源生产方式，其中离子热电材料由于可以产生毫伏每开量级的热电压已引起广泛的关注。

近日，重庆大学陈珊珊、孙宽和复旦大学李峰合作报道了一种由缩二胍盐酸盐（MfmCl）和PEDOT:PSS（MCPP）组成的n型离子热电材料，在60%的相对湿度下实现了−46.97mV K−1的离子热电压，为目前所报道最高的n型离子热电压值。如图1所示，通过密度泛函理论计算发现Mfm和PSS之间具有最强的结合能，所以当在PEDOT:PSS中引入MfmCl时，将自发的发生离子交换过程，Mfm和PSS之间的相互作用抑制了Mfm阳离子在温差下的热迁移。进一步，通过核磁共振氢谱（ 1H NMR）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）表征发现Mfm和PSS之间存在静电和氢键相互作用。自发的离子交换过程促使了PEDOT和PSS的相分离，诱导PEDOT从苯型转变为醌型。如图2所示，原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（SEM）发现PEDOT和PSS相分离后，PEDOT自聚集导致薄膜表面形成一些颗粒状聚集体，粗糙度增加。掠入射广角X射线散射（GIWAXS）表征发现PSS由于和Mfm相互作用自身结晶性变差，PEDOT和PSS的相分离促使PEDOT结晶性增强（图3）。最后，利用其优异的离子热电压和快速的热响应特性，将其串联组成热电器件应用于电容式热能收集，以及作为高灵敏度热传感（图4）。总的来说，PEDOT:PSS/MfmCl不仅具有巨大的n型离子热电压，还表现出快速和可循环的热响应，使其在能量收集和热传感电子设备应用中展示出巨大的前景。

图1 MCPP相互作用计算及表征

图2 MCPP形貌表征

图3 MCPP结晶性表征

图4 MCPP离子热电性能

图5 MCPP离子热电应用

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来源：高分子科学前沿

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