CN110289357A - 有机光热电复合材料、其制备方法及应用以及光热电电池和光延迟控制系统 - Google Patents

有机光热电复合材料、其制备方法及应用以及光热电电池和光延迟控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了有机光热电复合材料、其制备方法及应用以及光热电电池和光延迟控制系统，涉及电池材料技术领域。有机光热电复合材料包括碳纳米管和负载于碳纳米管上的有机聚合物，有机聚合物中掺杂有掺杂剂。有机光热电复合材料的制备方法包括：将碳纳米管、掺杂剂溶液和聚合单体混合以形成反应混合液；将反应混合液与引发剂混合后进行聚合。复合材料具有很好的光热和热电转换性能，相对于传统的光热电转换体系，大大的提升了光热电转换的能力和效率。光热电电池利用上述复合材料制备成电池，能够更高效地实现光热电的转换。利用上述光热电电池形成控制系统，通过控制光照与否实现延迟控制，具有控制系统简史单、运行稳定，灵敏度高等特点。

Description

有机光热电复合材料、其制备方法及应用以及光热电电池和 光延迟控制系统
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域，且特别涉及有机光热电复合材料、其制备方法及应用以及光热电电池和光延迟控制系统。
背景技术
现有的光热电转换技术主要有三种：(1)通过大规模阵列泡壶或蝶形镜面，将太阳光汇聚到太阳能收集装置中，通过汇集太阳光中的热量到集热器中来加热传热介质，之后传热介质将热量传递给水形成水蒸气来直接或者间接的带动蒸汽发电机组来发电。通过上述过程实现光热电的能源转换。(2)通过无机光伏发电材料与无机热电材料组合成多层复合材料，利用光伏材料实现光电转换，通过累积光所携带的热量，利用热电材料实现热电转换。并最终实现光热电转换。(3) 通过将具有极强光热转换能力的材料(例如，金纳米粒子，碳纳米管，石墨烯等)与无机热电材料组成多层复合材料来制备光热电转换材料。光热转换材料通过吸收太阳光来实现光能与热能的转化与收集，通过热电材料将储存的热能转化为电能，并最终实现光热电转换。
现有的光热电转换技术的缺点：(1)现有技术中实现光电，热电转换部分的材料均为来源稀少，价格昂贵，且具有较大环境毒性无机材料；(2)现有的光热电转换体系具体实现起来设备结构复杂，成本高昂，不具有便携性。同时所有的光热电转换方案都将光热，热电转换分开，此过程中涉及到多次不同器件之间的光能，热能，电能之间的转换与传输，在转换与传输的过程中会损失大量的能量，最终造成能量转换效率低下。(3)传统的光热电转换体系中包含众多无机，金属材料，材料本身具有较低的韧性与柔性，使得设计的光热电转换模块无法微型化，小型化，不能应用于可穿戴以及柔性电子器件领域。
发明内容
本发明的目的在于提供一种有机光热电复合材料，旨在赋予材料良好的光热转换能力和优异的热电性能，能够利用单一复合材料同时实现光热、热电的转换。
本发明的另一目的在于提供一种有机光热电复合材料的制备方法及应用，旨在通过有机材料的复配形成同时实现光热、热电转换的功能材料，可以在制备具有光热电性能的材料中得到应用。
本发明的第三目的在于提供一种光热电电池，其结构简单，装配方便，可微型化、柔性化，光热电转换效率高。
本发明的第四目的在于提供一种光延迟控制系统，其提出一种新的光延迟控制概念，具有控制系统简单、运行稳定，灵敏度高等特点。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出了一种有机光热电复合材料，包括碳纳米管和负载于碳纳米管上的有机聚合物，有机聚合物中掺杂有掺杂剂；其中，有机聚合物选自聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物和聚乙炔中的任意一种或多种；掺杂剂选自掺杂剂选自对甲基苯磺酸、对甲基苯磺酸钠、对羟基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、β-萘磺酸、5-正丁基萘磺酸、5-磺基间苯二甲酸、8-羟基-7- 碘-5-喹啉磺酸、茜素红酸、十六烷基三甲基溴化铵和樟脑磺酸中的任意一种或多种。
本发明还提出一种有机光热电复合材料的制备方法，包括如下步骤：将碳纳米管、掺杂剂溶液和聚合单体混合以形成反应混合液；将反应混合液与引发剂混合后进行聚合。
本发明还提出上述复合材料在制备光热电材料中的应用，其中，光热电材料为将光能转化为电能的材料。
本发明还提出一种光热电电池，包括遮光器件、具有电路结构的电路基板和复合材料，复合材料为上述有机光热电复合材料或上述制备方法制备得到的复合材料；其中，遮光器件、复合材料和电路基板依次相连，且复合材料位于遮光器件和电路基板之间。
本发明还提出一种光延迟控制系统，包括放大器、用电器和上述光热电电池，光热电电池的正极与放大器的同相输入端电连接，光热电电池的负极与放大器的反相输入端电连接，放大器的输出端与用电器相连。
本发明实施例提供一种有机光热电复合材料、其制备方法及应用的有益效果是：其通过在碳纳米管上负载掺杂有掺杂剂的有机聚合物，通过有机聚合物、碳纳米管和掺杂剂的复配使材料具有很好的光热和热电转换性能，相对于传统的光热电转换体系，直接略去了热能的储存于运输的环节，大大的提升了光热电转换的能力和效率。
本发明还提供了一种光热电电池，其利用上述复合材料制备成电池，能够更高效地实现光热电的转换。本发明还提出了一种新的光延迟控制概念，利用上述光热电电池形成控制系统，通过控制光照与否实现延迟控制，具有控制系统简单、运行稳定，灵敏度高等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的微型光热电电池的示意图；
图2为图1中微型光热电电池的爆炸图；
图3为图1中微型光热电电池的实物图；
图4为本发明实施例提供的基于光热电电池的光延迟控制系统电路设计图；
图5为本发明实施例1制备材料的TEM表征图；
图6为本发明实施例制备得到复合材料的光热转换能力测试图；
图7为本发明实施例制备得到复合材料热电性能图；
图8为本发明对比例3-6制备得到复合材料的导电性能测试结果图；
图9为本发明实施例提供的光热电电池工作原理示意图；
图10为本发明实施例提供的光热电电池循环电压输出性能测试结果图；
图11为基于光热电电池的光延迟控制系统实际控制效果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的有机光热电复合材料、其制备方法及应用以及光热电电池和光延迟控制系统进行具体说明。
本发明提供了一种有机光热电复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、反应混合液制备
将碳纳米管、掺杂剂溶液和聚合单体混合以形成反应混合液。在于引发剂混合之前先将其他组分进行混合，使聚合单体负载于碳纳米管上，在聚合过程中可以将掺杂剂掺杂在有机聚合物之中。
具体地，有机聚合物选自聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物和聚乙炔中的任意一种或多种；也就是说，聚合单体为吡咯、噻吩、苯胺和乙炔中的任意一种或多种。掺杂剂选自对甲基苯磺酸、对甲基苯磺酸钠、对羟基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、β-萘磺酸、5-正丁基萘磺酸、5-磺基间苯二甲酸、8- 羟基-7-碘-5-喹啉磺酸、茜素红酸、十六烷基三甲基溴化铵和樟脑磺酸中的任意一种或多种；优选为十二烷基苯磺酸钠。发明人发现，利用上述几种有机聚合物和掺杂剂配合碳纳米管制备得到的复合材料能够具有很好的光热转换和热电转换的性能，第一次在单一复合材料同时实现光热，热电转换。相对于传统的光热电转换体系，直接略去了热能的储存于运输的环节，大大的提升了光热电转换的能力和效率。
优选地，碳纳米管为螺旋状碳纳米管，采用螺旋状碳纳米管的导热性能更差一些，由于该复合材料要求具备很好的热电性能和导电性能，但是要具备较差的导热性能，采用螺旋状碳纳米管为宜。螺旋状碳纳米管也称螺旋碳纳米管，为市购原料。
在一些实施例中，反应混合液的制备是先将碳纳米管和掺杂剂溶液混合均匀，再与聚合物单体混合。由于碳纳米管不容易混合均匀，可以利用掺杂剂溶液起到表面活性剂的作用促进碳纳米管快速分散，然后再与聚合物单体混合。优选地，碳纳米管和掺杂剂溶液混合均匀是进行搅拌之后，采用细胞破碎仪处理0.5-2h，细胞破碎仪起到很好的分散效果，能够促进碳纳米管分散均匀。
S2、聚合反应
将反应混合液与引发剂混合后进行聚合，利用负载于碳纳米管上的有机单体进行自聚合，并将掺杂剂引入聚合物中。
优选地，聚合反应是在0-4℃的温度条件下，反应5-10h。聚合反应在较低温度下进行为宜，若反应温度升高会影响产品的导电性能，从而影响光热电转换的能力和效率。
优选地，聚合物单体、掺杂剂和引发剂的摩尔比为 1:0.05-0.4:0.5-3；优选为1:0.1-0.2:1-1.8；碳纳米管和聚合物单体的质量比为1:1-100；更优选为1:30-50。通过调控反应原料的用量，能够进一步提升材料的导电性能和热电性能，提高光热电转换的效率。
具体地，引发剂选自三氯化铁、过氧化氢、重铬酸盐和过硫酸盐中的任意一种或多种；优选为三氯化铁。引发剂可以为以上几种，均适合于本发明的反应体系，促进聚合单体快速聚合。
优选地，反应混合液在进行聚合之前，先进行预冷；更优选地，预冷温度为0-4℃，预冷时间为0.5-2h。由于反应温度在较低温度下进行，反应前进行预冷能够更精确地控制反应温度。
S3、后处理
在聚合反应后进行过滤，并将过滤得到的固体洗涤，干燥以得到纯净的复合材料。优选地，洗涤过程是采用水和无水乙醇分别进行洗涤，以充分地去除反应引发剂和其他未反应的原料。具体地，干燥过程是在-60～-40℃的温度条件下干燥48-72h，通过干燥过程以充分去除水分。
在一些实施例中，在干燥之后进行成型处理，以根据应用环境制备成所需形状的产品。成型处理包括将复合材料在模具中冷压处理以形成样条形材料；具体地，冷压处理是在8-12MPa的条件下处理 2-5min。冷压处理成型能够保证很好的成型效果，使制备得到的样条形的材料很好的保持形状，便于应用。
本发明实施例还提供一种有机光热电复合材料，包括碳纳米管和负载于碳纳米管上的有机聚合物，有机聚合物中掺杂有掺杂剂；其中，有机聚合物、掺杂剂和碳纳米管的要求参照上述关于制备方法的介绍，在此不再赘述。
复合材料室温下的电导率为26-28S/cm，功率因数为 0.6-1.0μW/(m·k2)，塞贝克系数为19-20μV/K；相比与现有的碳纳米管复合材料本发明中提供的复合材料具备更高的电导率，而且具备很好的光热转换能力和热电性能，这可能与本申请中采用螺旋碳纳米管有关，也可能与整体的制备工艺(如混合步骤、聚合条件等)有关。
优选地，碳纳米管和有机聚合物的质量比为1-100:100；优选为 20-40:100。通过调控聚合单体和碳纳米管的用量，使碳纳米管和有机聚合物的用量控制在上述范围内，能够进一步提升材料的光电性能。
请参照图1-图3，本发明实施例还提供一种光热电电池，包括遮光器件、具有电路结构的电路基板和复合材料，复合材料为上述有机光热电复合材料或上述制备方法制备得到的复合材料；其中，遮光器件、复合材料和电路基板依次相连，且复合材料位于遮光器件和电路基板之间。
优选地，遮光器件为板状柔性挡光薄膜；电路基板上具有铜印刷电路，可以为一般的柔性电路板(FPC)；复合材料和铜印刷电路之间通过导电银胶进行粘接固定，遮光器件和复合材料之间粘接。
需要说明的是，本发明实施例提供的光热电电池，只需要一层复合材料，即可以实现从光到电的转换。这种光热电转换电池相比于现有光热电转换技术，具有结构简单，生产成本低，装配难度低，可微型化，柔性化，形状可定制，光热电转换效率高等特点。解决了传统光热电转换系统价格高昂，体积庞大，结构复杂，装配难度高，难以微型化，柔性化，光热电转换效率低等问题。
请参照图4，本发明实施例还提供一种光延迟控制系统，包括放大器、用电器和上述光热电电池，光热电电池的正极与放大器的同相输入端电连接，光热电电池的负极与放大器的反相输入端电连接，放大器的输出端与用电器相连；优选地，光延迟控制系统还包括光源发射器。
在一些实施例中，光源发射器可以为另外配置，不属于整体控制系统。此外，光源发射器可以为现有的多种形式，不限于附图中的形式。
需要说明的是，微型光热电电池输出电压对光照具有良好的响应能力，光线照射时产生的稳定电压与未照射时产生的基态电压之间的开关电压比大约为700，同时微型光热电电池电压输出具有如下特点：开始光照时，电池光照端快速升温，当温度超过环境一定温度时，由于与环境之间存在热交换，升温速率逐渐变缓直至到达稳定温度，此过程中电池两端产生的电压也遵循此变化规律。类似的，当结束光照时，电池光照端快速降温，降温过程先快后慢，电池两端电压也随之变化。因此，可以利用光热电电池的这些特性，配合运算放大器为发光二极管等具有一定工作电压范围的用电器提供一套简单，廉价的光延迟控制系统设计方案。电路设计图如4所示，图中的发光二极管只是代表用电器，实际应用中可以用其他用电器代替。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种有机光热电复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
将螺旋碳纳米管(HCNTs)加入到0.2mol/L的十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液中，搅拌分散30min，在100W细胞破碎仪处理1h。然后再加入吡咯单体混合均匀，置于0度水浴中搅拌预冷1h。
在预冷后的反应混合液中加入三氯化铁溶液引发聚合，聚合温度为0摄氏度，聚合时间为8小时。将所获得的产物用去离子水和无水乙醇洗涤，在-50℃下冷冻干燥48h后得到复合材料。其中，聚合物单体、掺杂剂和引发剂的摩尔比为1:0.1:1.5；碳纳米管和聚合物单体的质量比为1:30。
将制得的复合材料在20mm*5mm模具中10MPa冷压处理3min 得后续器件制备成长20cm、宽5cm的样条。
实施例2
本实施例提供一种有机光热电复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
将螺旋碳纳米管(HCNTs)加入到0.2mol/L的对甲基苯磺酸溶液中，搅拌分散30min，在100W细胞破碎仪处理0.5h。然后再加入吡咯单体混合均匀，置于4度水浴中搅拌预冷2h。
在预冷后的反应混合液中加入重铬酸钠溶液引发聚合，聚合温度为4摄氏度，聚合时间为5小时。将所获得的产物用去离子水和无水乙醇洗涤，在-40℃下冷冻干燥72h后得到复合材料。其中，聚合物单体、掺杂剂和引发剂的摩尔比为1:0.2:1.8；碳纳米管和聚合物单体的质量比为1:50。
将制得的复合材料在20mm*5mm模具中8MPa冷压处理2min 得后续器件制备成长20cm、宽5cm的样条。
实施例3
本实施例提供一种有机光热电复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
将螺旋碳纳米管(HCNTs)加入到0.2mol/L的对羟基苯磺酸溶液中，搅拌分散30min，在100W细胞破碎仪处理2h。然后再加入吡咯单体混合均匀，置于2度水浴中搅拌预冷0.5h。
在预冷后的反应混合液中加入过硫酸钠溶液引发聚合，聚合温度为2摄氏度，聚合时间为10小时。将所获得的产物用去离子水和无水乙醇洗涤，在-60℃下冷冻干燥55h后得到复合材料。其中，聚合物单体、掺杂剂和引发剂的摩尔比为1:0.05:2；碳纳米管和聚合物单体的质量比为1:1。
将制得的复合材料在20mm*5mm模具中12MPa冷压处理5min 得后续器件制备成长20cm、宽5cm的样条。
实施例4
本实施例提供一种有机光热电复合材料的制备方法，其包括以下步骤：
将螺旋碳纳米管(HCNTs)加入到0.2mol/L的5-磺基间苯二甲酸溶液中，搅拌分散30min，在100W细胞破碎仪处理2h。然后再加入吡咯单体混合均匀，置于2度水浴中搅拌预冷1h。
在预冷后的反应混合液中加入过氧化氢溶液引发聚合，聚合温度为2摄氏度，聚合时间为8小时。将所获得的产物用去离子水和无水乙醇洗涤，在-50℃℃下冷冻干燥48h后得到复合材料。其中，聚合物单体、掺杂剂和引发剂的摩尔比为1:0.4:2.5；碳纳米管和聚合物单体的质量比为1:100。
将制得的复合材料在20mm*5mm模具中12MPa冷压处理2min 得后续器件制备成长20cm、宽5cm的样条。
实施例5
本实施例提供一种有机光热电复合材料的制备方法，其具体步骤与实施例1大致相同，不同之处在于：将吡咯单体替换为噻吩单体。
实施例6
本实施例提供一种有机光热电复合材料的制备方法，其具体步骤与实施例1大致相同，不同之处在于：将吡咯单体替换为苯胺单体。
对比例1-6
本对比例提供一种有机复合材料的制备方法，其具体步骤与实施例1大致相同，不同之处在于：主要原料的改变，具体参照表1。
表1对比例1-6的原料参数
其中，SDBS表示十二烷基苯磺酸钠，CTAB表示十六烷基三甲基溴化铵，APS表示过硫酸铵。
试验例1
测试实施例1制备材料的进行TEM分析，见图5。图中a和c 均表示原始螺旋碳纳米管；b和d均表示实施例1中制备的复合材料的。从图5可以看出，聚吡咯均匀生长于螺旋碳纳米管表面。
试验例2
测试实施例1制备材料的光热转换能力和热导性能，测试方法：将复合材料样条放置在图6中a所示的特殊光栅当中，这种特殊的光栅将样条划分为等宽的光照区和遮挡区。用808nm的光从正面照射光栅，在光栅的背面用红外热成像仪实时记录材料光照区和遮挡区的温度变化。
图6中，b-e分别为0s、20s、40s、60s时候的红外热成像图。光照区迅速升温，遮挡区温度变化不大，并且从红外热成像照片中可知光照区和遮挡区存有明显的分界线。这表明材料具有良好的光热转换能力，并且材料自身传热能力极差。
试验例3
测试实施例1制备材料的热电性能(通过调控碳纳米管的用量形成多组样品，对应横坐标中的具体配比)，包括Seebeck Coefficient (塞贝克系数)、Power Factor(功率因数)、Conductivity(电导率)，测试结果见图7。
电导率测试方法参照标准ASTM F1711-96(2016)，赛贝克系数的测试方法(稳态测试法)：通过程序控制的加热块在样品两端形成一定的温度差，样品的一端保持室温不变，样品的另外一端与室温端保持一定的温差，温度差从-2K-+2K，测试温差间隔0.5K，待样品两端温度稳定后，计算机程序采集并记录每一个测试温差条件下样品两端的热生电动势，对所得的所有温差-热生电动势数据做最小二乘拟合，得到拟合方程的斜率即为材料的赛贝克系数。功率因数计算方法： PF＝S2σ赛贝克系数的平方乘以电导率即可计算得到功率因数。
从图7可知，单一的PPy自身并不具有良好的热电性能(较低的塞贝克系数，电导率，较低的功率因数)。但是，与螺旋碳纳米管复合之后，热电性能得到明显的提升(具有高的电导率，高的塞贝克系数，高的功率因数)。
试验例4
测试实施例1以及对比例1-6中制备得到材料的热电性能。实施例1中制备得到材料的塞贝克系数为18.9μV/K，功率因数为0.8 μW/m·K2，电导率为22S/cm；对比例1中制备得到材料的塞贝克系数为10.7μV/K，功率因数为0.155μW/m·K2，电导率为13.6S/cm；对比例2中制备材料的电导率为5E-4s/cm；对比例3中制备材料的电导率为1.45E-4s/cm；对比例4中制备材料的电导率为1.33E-4s/cm；对比例5中制备材料的电导率为1.42E-4s/cm；对比例6中制备材料的电导率为1.84E-4s/cm。
由上述数据可知，实施例中的各项参数由于对比例，采用本发明实施例提供的技术方案能够有效提高材料的热电性能。
试验例5
测试对比例3-6中得到复合材料的热电性能，结果见图8。从图 8中的结果可知，在过硫酸铵这种引发剂引发吡咯聚合与螺旋碳纳米管形成的复合材料不具备热电材料所需的较高导电性的要求。
试验例6
参照图9，测试本发明实施例提供的光热电电池的性能，复合材料为实施例1中制备的材料，其具体结构参照图1-图3以及说明书中的文字介绍。图9中a表示无光照，电池两端没有产生温差和电压；b表示有光照，电池光照端因自身光热转换而产生热量，电池两端保持一个恒定的温差并产生恒定的电压，此时灯泡处于发光的状态。
需要说明的是，所制备的复合材料对可见光及近红外区域的光具有良好的吸收能力，并且能将吸收的光能高效的转化为热能，同时复合材料本身导热能力很差，并具有较高的导电性和塞贝克系数。当光只照射材料的一端时，被照射端迅速升温到一个稳定值，未照射端依然保持室温，材料的两端产生一个较大且稳定的温差，由于材料具有良好的温差发电能力，因此在材料的两端产生客观且稳定的温差电压，并且持续对外部输出做功。(图7是原理图)电池光照端因自身光热转换而产生热量，电池两端保持一个恒定的温差并产生恒定的电压。
试验例7
测试本发明实施例提供的光热电电池的循环电压输出性能，电池中的复合材料为实施例1中制备的材料，电池具体结构参照图1-图3 以及说明书中的文字介绍，循环电压输出性能的测试结果见图10。循环电压输出性能的测试方法：对样品一端施加光照，光照60s后停止光照60s，以此往复循环8次以上，此过程中记录式样两端开路电压随光照的响应情况。
从图10可知，光热电电池具有良好的可循环性能，并且长期循环性能不出现下降，最大电压开关比可以达到700。
试验例8
测试本发明实施例提供的微型光热电电池的光延迟控制系统的实际控制效果，其采用试验例5中的电池进行组装，结构参照图4，控制效果图参照图11。
图11中，a为未光照状态；b为0s开始光照；c为6s光照后LED 灯开始亮；d为8s光照后LED灯完全亮；e为16s光照后结束光照， LED小灯依然处于亮起的状态；f为18s时，LED小灯完全熄灭。由于设置灰度的图片不能清晰的显示灯泡的亮与暗，若需要申请人可以提供彩色图片以及视频。
综上所述，本发明提供的一种有机光热电复合材料及其制备方法，其通过在碳纳米管上负载掺杂有掺杂剂的有机聚合物，通过有机聚合物、碳纳米管和掺杂剂的复配使材料具有很好的光热和热电转换性能，相对于传统的光热电转换体系，大大的提升了光热电转换的能力和效率。
本发明提供的一种光热电电池，其利用上述复合材料制备成电池，能够更高效地实现光热电的转换。
本发明提出的一种新的光延迟控制概念，利用上述光热电电池形成控制系统，通过控制光照与否实现延迟控制，具有控制系统简单、运行稳定，灵敏度高等特点。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种有机光热电复合材料，其特征在于，包括碳纳米管和负载于所述碳纳米管上的有机聚合物，所述有机聚合物中掺杂有掺杂剂；
其中，所述有机聚合物选自聚吡咯及其衍生物、聚噻吩及其衍生物、聚苯胺及其衍生物和聚乙炔中的任意一种或多种；
所述掺杂剂选自对甲基苯磺酸、对甲基苯磺酸钠、对羟基苯磺酸、十二烷基苯磺酸、十二烷基苯磺酸钠、β-萘磺酸、5-正丁基萘磺酸、5-磺基间苯二甲酸、8-羟基-7-碘-5-喹啉磺酸、茜素红酸、十六烷基三甲基溴化铵和樟脑磺酸中的任意一种或多种；
所述复合材料室温下的电导率为24-28S/cm，功率因数为0.6-1.0μW/(m·k2)，塞贝克系数为19-20μV/K；
优选地，所述掺杂剂为十二烷基苯磺酸钠；
优选地，所述碳纳米管为螺旋状碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的有机光热电复合材料，其特征在于，所述碳纳米管和所述有机聚合物的质量比为1-100:100；优选为20-40:100。
3.根据权利要求1或2中所述有机光热电复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将所述碳纳米管、掺杂剂溶液和聚合单体混合以形成反应混合液；
将所述反应混合液与引发剂混合后进行聚合；
优选地，聚合反应是在0-4℃的温度条件下，反应5-10h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应混合液的制备是先将所述碳纳米管和所述掺杂剂溶液混合均匀，再与所述聚合物单体混合；
优选地，所述碳纳米管和所述掺杂剂溶液混合均匀是进行搅拌之后，采用细胞破碎仪处理0.5-2h；
优选地，所述反应混合液在进行聚合之前，先进行预冷；
更优选地，预冷温度为0-4℃，预冷时间为0.5-2h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物单体、所述掺杂剂和所述引发剂的摩尔比为1:0.05-0.4:0.5-3；优选为1:0.1-0.2:1-1.8；
优选地，所述碳纳米管和所述聚合物单体的质量比为1:1-100；更优选为1:30-50。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自三氯化铁、过氧化氢、重铬酸盐和过硫酸盐中的任意一种或多种；优选为三氯化铁。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括在聚合反应后进行过滤，并将过滤得到的固体洗涤，干燥；
优选地，洗涤过程是采用水和无水乙醇分别进行洗涤；
优选地，干燥过程是在-60～-40℃的温度条件下干燥48-72h；
优选地，所述制备方法还包括在干燥之后进行成型处理；
更优选地，所述成型处理包括将复合材料在模具中冷压处理以形成样条形材料；
进一步优选地，冷压处理是在8-12MPa的条件下处理2-5min。
8.权利要求1或2中所述的复合材料或权利要求3-7中任一项所述制备方法制备得到的复合材料在制备光热电材料中的应用，其中，所述光热电材料为将光能转化为电能的材料。
9.一种光热电电池，其特征在于，包括遮光器件、具有电路结构的电路基板和复合材料，所述复合材料为权利要求1或2中所述的有机光热电复合材料或权利要求3-7中任一项所述的制备方法制备得到的复合材料；
其中，所述遮光器件、所述复合材料和所述电路基板依次相连，且所述复合材料位于所述遮光器件和所述电路基板之间；
优选地，所述遮光器件为板状柔性挡光薄膜；
优选地，所述电路基板上具有铜印刷电路；
更优选地，所述复合材料和所述铜印刷电路之间通过导电银胶进行粘接固定；
更优选地，所述遮光器件和所述复合材料之间粘接。
10.一种光延迟控制系统，其特征在于，包括放大器、用电器和权利要求9所述的光热电电池，所述光热电电池的正极与所述放大器的同相输入端电连接，所述光热电电池的负极与所述放大器的反相输入端电连接，所述放大器的输出端与所述用电器相连；
优选地，所述光延迟控制系统还包括光源发射器。
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