基于胺键合的液态温差发电模块的组装

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 16:12
文章英文标题
Assembly of Liquid-based thermoelectric generator modules based on amine bonding
正文
近年来,离子液体( IL )被证明是一种很好的热电发电机( TEG )的基础材料,在确定了具有应用前景的离子液体之后,下一步的工作是构建集成这些离子液体的模块,并将其应用于消费类器件。为了保持液体TEG所赋予的灵活性,所有涉及的材料必须是柔性的。一个TEG由3个不同的层组成:1 )底层电极箔,2 )一个核心箔,包含有液体的空洞,3 )顶层电极箔。芯箔必须灵活、紧实、易成型,并且必须表现出低的热导率。受微流控技术的启发,选择了聚二甲基硅氧烷( PDMS )。电极箔必须经受金属涂层和花纹,必须在保持导电性的同时保持弹性,并且不得与液体发生反应。不幸的是,PDMS不易与另一种聚合物结合。此外,在保持与电极接触的情况下,液体在腔内的密封是至关重要的。正在串行连接的TEG,如果一个连接失败,则整个TEG失败。本文演示了一种先利用受液室的胺基键合方式创建模块,然后利用自制的真空室,用不同塞贝克系数的液体填充芯腔。粘接和填充的结果令人鼓舞,它们保证了ILs与电极间所有100个TEG接触的密封性。测量的Seebeck系数( SE )为1   mV·K-1,低于期望值,需要多次改进。但是,结果必须被视为概念的证明,特别是关于液体的密封,以及高度集成的含液体装置制造过程中的一个步骤。
文章内容(英文)
In the previous years, it has been shown that ionic liquids (IL) are good candidates as base material for thermo-electric generators (TEG). Having identified promising ILs, the next step is building a module integrating those liquids and enabling its use with consumer devices. To keep the flexibility given by a liquid TEG, all the involved materials must be flexible. A TEG is composed of three different layers: 1) the bottom electrode foil, 2) a core foil, containing cavities with liquids, and 3) the top electrode foil. The core foil must be flexible, tight, easily shaped and must exhibit a low thermal conductivity. Inspired by microfluidics, polydimethylsiloxane (PDMS) was chosen. The electrode foils have to withstand metal coating and patterning, must be flexible while retaining electrical conductivity, and must not react with the liquids. Unfortunately, PDMS is not easily bonded to another polymer. Moreover, hermetic sealing of the liquids in a cavity while keeping the contact with the electrode is critical. The TEG being serial connected, if one junction fails the entire TEG fails. In this paper, we demonstrate a way to create the module first by using amine-based bonding of the liquids-accepting housing, and then filling the core cavities with liquids featuring different Seebeck coefficients, using a home built vacuum chamber. The results on bonding and filling are encouraging; they ensure tightness of all the 100 TEG contacts between ILs and electrodes. A Seebeck coefficient (SE) of 1 mV∙K −1 was measured, which is inferior to the expected value and thus asking for multiple improvements. However, the results must rather be seen as a proof of concept, especially concerning the sealing of the liquid, and as a step in the manufacturing process of highly integrated liquid-containing devices.
来源出处
Journal|[J]Materials Today: ProceedingsVolume 44, Issue P4. 2021. PP 3494-3499
DOI
https://doi.org/10.1016/J.MATPR.2020.09.151

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