TW201843851A - 轉換材料 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種轉換材料，其包含提供一基質之一第一相，及包括提供電子遷移率之一奈米級或微米級材料之一第二相。該轉換材料將來自單一宏觀儲器之熱量轉換成電壓。

Description

轉換材料

本申請案係關於一種能夠將熱能轉換成電能之轉換材料、一種生產該轉換材料之方法及一種使用該轉換材料之裝置。

熱電發電機及熱電轉換材料係已知的。此等材料在作為能源以主要利用熱能方面已受到重視，否則熱能將被閒置且因此被浪費。此等材料之一個特點係其等採用一溫差來發電。

此等材料係已知的且包含陶瓷複合物以及金屬間化合物。然而，此等材料通常係昂貴的且無法以一簡單方式處理，從而增加製造成本。總體而言，熱電發電機(TEG)之使用因此尚未普及。 此等材料之實例可包括一聚合物基質及分散碳顆粒之一複合物，諸如在NANO LETTERS 2008年第8卷第12期第4428至4432頁；APPLIED PHYSICS LETTERS 98,183110 (2011)；US2013/0312806A1；US 2015/0380625 A1；及US 2014/0042373 A1中所揭示。在EP 2 832 689 A1中揭示石墨烯粉末。 然而，由於廢熱能可大量獲得且由於已嘗試利用太陽能熱，故此項技術期望提供能夠使用熱能來發電之新穎方式。在此方面，科學評估集中於目標通常係奈米級、能夠在熱能之刺激下執行工作之布朗馬達。例如在Lesovik等人在www.nature.com上發佈於DOI：10.1038/srep32815 (量子物理學中之H-定理)下之科學報告以及Eshuis等人之Physical Review Letters, 104, 248001 (2010)，顆粒狀氣體中旋轉棘輪之實驗實現(Experimental Realization of a Rotational Ratchet in a Granular Gas)中論述此等布朗馬達。另外，材料科學之進階與奈米級及微米級材料(諸如碳奈米管或其他類型之奈米物件(諸如奈米棒以及石墨烯))有關，從而進一步拓寬可用於新型材料之材料。適用於此等轉換材料、能夠產生電能之較佳材料及組合物應比習知材料低廉且亦應提供簡單處理途徑，從而促進熱電裝置之製造。

本發明之一目的係提供一種克服上述問題、具有適合轉換效能之轉換材料。

本發明人已進行徹底調查且因此發現，可以低成本提供基於習知起始材料之一新型轉換材料係令人驚奇的。如下文進一步闡釋，由於根據本發明之轉換材料(諸如習知熱電轉換材料)無需一溫差，故根據本發明之新穎材料被指定為火電轉換材料，因為其等能夠將空間均勻的熱能轉換成電壓(電能)。為恰當地定義此效應且為自類似但不同概念(諸如熱電效應)劃分相同概念，術語「火電(火電效應、火電材料、火電行為等)」在本文中用以描述及定義此處所揭示之效應及同此所描述且所主張之材料。 由本發明實現之新穎概念係一種採用一導電材料(能夠傳導電子)之複合轉換材料，該導電材料在該轉換材料內提供電連接。該導電材料係由顆粒組成，通常具有高於1之一縱橫比之微米級或奈米級材料(下文所定義)。據此，顆粒沿一個方向之尺寸大於沿另一方向之尺寸。適合形狀之典型實例係管、棒以及薄片。歸因於如下文進一步描述之特定生產程序，此等顆粒形成於轉換材料電滲濾通道內，包括展示一較佳定向之組裝顆粒，使得獲得類似於帶倒刺卷鬚之結構(下文進一步闡釋)，其中大部分倒刺指向一個方向。此特定結構似乎導致如由本發明提供之火電材料能夠自宏觀均勻的熱能發電之令人驚奇效應。

在一項實施例中，提供一種火電轉換材料，其包含提供一基質之一第一相及包括提供電子遷移率之一奈米級或微米級材料之一第二相，如技術方案1中所定義。

在另一實施例中，提供一種包含該火電轉換材料及兩個電極之火電轉換元件。

在又一實施例中，提供一種包含該火電轉換元件之火電轉換模組。

在又一實施例中，提供一種包含該火電轉換模組之火電發電機。

下文將更詳細闡釋如上文簡要描述之材料及裝置。

在又一實施例中，提供一種製造一火電轉換材料之方法。該方法包含提供處於一未固化狀態之一基質相(諸如在固化之前的單體混合物或在凝固之前的一聚合物溶液)；添加提供電子遷移率之一奈米級或微米級材料；及使該混合物凝固同時用電子對該混合物之一側或極充電。此一充電之一個適合實例係施加一直流電。

根據本發明之實施例，可提供一種可容易製備、實現各種應用模式且提供一適合火電轉換效能之火電轉換材料。

本文中現將參考闡釋性實施例描述本發明。熟習此項技術者將認知，可使用本發明之教示實現諸多替代實施例且本發明不限於出於解釋目的而闡釋之實施例。

本發明之火電轉換材料之一個部分係第一相，即，提供基質之相。較佳地，基質本身係一絕緣體。典型實例係聚合物材料，其等常用於諸多工業領域且能夠提供含有分散於其中之第二相之一基質，如上述且下文進一步解釋。

適合實例係丙烯酸樹脂、橡膠材料、乙烯基聚合物以及烯烴聚合物。如本文中所採用之術語聚合物包含均聚物以及共聚物。然而，本發明中可採用任何類型之基質材料，儘管允許藉由如本文中所解釋之製造方法製備火電轉換材料之材料係較佳的。此包括以能夠與如本文中所定義之第二相混合同時在基質相凝固之前允許第二相之一特定遷移率以提供火電轉換材料的一方式提供包括基質材料或其前驅物之一混合物。

據此，用於第一相之較佳材料係可溶解於適合溶劑以及單體混合物中之聚合物，其等在觸發一固化機制時凝固。如上述，此等材料之一個突出實例係丙烯酸樹脂，諸如PMMA，其等可在溶液中處理且歸因於溶劑蒸發而凝固。另一有效實例係使用樹脂作為第一相，其等藉由交聯而非藉由缺失溶劑而凝固。然而，本發明不限於此。

根據本發明採用之第二相係一奈米級或微米級材料。如本文中所採用之術語奈米級或微米級材料定義為具有小於1 mm、通常小於500 μm且更佳小於250 μm之尺寸之一材料。尺寸之實例係在低於100 μm之範圍內(諸如自5 μm至50 μm)之尺寸。如上述，亦可採用奈米級材料，即，具有低於1 μm之尺寸之材料。然而，出於成本原因，採用微米級材料通常更方便。

用於第二相之材料係具有高於1之一縱橫比之一材料，即，材料之顆粒展示大於顆粒之最小尺寸之一長度(顆粒之最長尺寸)。該材料之典型實例係纖維以及薄片，其等確實展示遠超各自顆粒之厚度之一長度。較佳實施例係具有遠高於1 (諸如2至100)之一縱橫比之顆粒。如本文中所描述，使用具有此一縱橫比之顆粒能夠形成帶倒刺卷鬚。

然而，除採用纖維及薄片外，亦可採用樹枝狀材料，諸如具有實質上短於聚合物之主鏈(骨架)之長度的側鏈之分支聚合物。類似地，可採用具有一特定幾何形狀(且未必係一特定大小/縱橫比)之顆粒，諸如不對稱分支或樹枝狀結構，以在自組裝之後根據需要產生帶倒刺卷鬚。然而，至少出於製造目的，較佳使用特定材料，諸如呈纖維及/或薄片形式之顆粒。

用於第二相之材料必須提供電子遷移率。據此，用於第二相之典型材料係導電或半導電材料。材料之實例包含碳衍生材料(諸如石墨烯或碳奈米管)以及金屬(包含金、銀)以及其他導電金屬(諸如銅或鐵)。材料之選擇通常取決於具有所需形狀之微米級或奈米級材料(即，具有高於1之一縱橫比之顆粒)之可用性。

如上文已概述，一種用以製備本發明之一火電轉換材料之適合方法包括以下步驟： 提供基質材料(或其前驅物)； 混合用於第二相之材料與基質材料(或其前驅物)；及 使混合物凝固同時較佳藉由施加一直流電而施加電荷載子(諸如電子)之一電位差。

如上述，首先以允許與第二相材料緊密混合之一形式來提供基質相，同時在混合物中提供第二相材料之一特定遷移率。此通常係藉由提供呈一液體形式(諸如基質材料或一液體單體之一溶液)之基質材料來達成。液體可為一黏性液體，只要用於第二相之材料能夠在混合物內輕微遷移，以在如上文所描述之凝固期間(較佳在施加一電流時)允許一特定定向。下文中參考一直流電之使用來描述本發明之此態樣。然而，應清楚，在如本文中所定義之意義上，提供一電位差之其它手段亦將適於產生所描述效應，即，本文中所揭示之自組裝。所施加電流係一直流(非交流)電。在開始施加電流時，於第一相與第二相之混合物內(尤其是在第二相之顆粒之間)可建立電連接或可不建立電連接。據此，此方法步驟之初始階段可被描述為在組合物之一側上提供電子。已發現，歸因於如本文中所揭示之第二相之形狀，電子之提供起始一自組裝程序，其中顆粒自帶負電荷側開始逐漸彼此依附，從而導致遍及組合物以呈第二相之特定定向顆粒的形式形成導電通道。如上述，一種非常適合的基質相係由丙烯酸樹脂(諸如PMMA)製成之一基質，其可係呈一溶液形式提供於一適合溶劑中。

採用此類型之程序，用於第二相之材料在凝固期間將經歷一特定程度之定向，此歸因於施加電流。由於用於第二相之材料允許電子諸如在一導體(諸如金)或一半導體(諸如石墨烯)內遷移，故具有高於1之縱橫比之用於第二相的顆粒將經歷前段處所描述的自組裝，從而沿電荷載子(電子)遷移方向產生連接(允許電子遷移率)。結果係三維組裝構成第二相之顆粒，以形成可被描述為帶倒刺卷鬚之事物(因為顆粒將主要沿顆粒之一個軸線隨機地彼此接觸)，從而提供一特定形式之連接以允許電子遍及基質(即，沿第二相之連接顆粒)遷移。歸因於此生產程序，如圖3中所繪示之倒刺主要指向一個方向，即，施加電流之方向，即，與由施加直流電界定之電子遷移相反。

以此方式製備本發明之材料之一優點係第一相及第二相之混合物可使用習知聚合物處理裝置來製備。另外，可使用各種習知技術(諸如列印)來施加凝固之前的混合物。此使能夠以一簡單方式提供呈各種形狀之最終火電轉換材料。例如可列印薄火電轉換材料層，從而允許提供大面板。替代地，可在凝固之前澆鑄混合物，以製備更厚火電轉換材料塊。

令人驚奇地發現且藉由實驗資料證實，結合根據本發明之一火電轉換材料，可採用單一儲熱器來發電。如上文所解釋，藉由採用用於第二相之奈米級或微米級材料且藉由確保遍及材料形成導電通道，來實現一穩定、連續發電，前提是轉換材料處於溫度高於一特定臨限值之一環境，儘管事實上僅提供單一儲熱器。 目前，對火電效應之主要解釋係基於指向一個方向之倒刺之優勢阻礙電荷載子在彼方向上沿帶倒刺卷鬚之自發、熱介遷移，因此藉由減法導致沿另一方向之一凈宏觀電荷遷移之事實。此效應發生於電荷以一彈道方式(軌跡相關)而非以一布朗方式(軌跡無關)遷移之長度尺度內，且其中倒刺構成用於自發電荷遷移率之死巷之等效物。 由於火電效應係在電荷彈道遷移之長度尺度內局部產生，故僅在構成第二相之顆粒之間的接面周圍(參見下文連接件(接面)之示意圖示)且在與顆粒材料中之電荷的彈道遷移之長度尺度相當的與該等接面相隔之一距離內產生該效應。出於此原因，構成第二相之顆粒呈現相當於或小於顆粒材料中之電荷的彈道遷移之長度尺度的一典型長度尺度之顆粒越多，此效應宏觀上將越明顯。例如，在金中，在奈米距離內發生電荷之彈道遷移；在石墨烯中，在高達微米距離內發生電荷之彈道遷移。在實例中產生及描述之實驗資料表明：針對兩種情況(奈米距離以及微米距離)，可產生功能系統，即，其中第二相係由金奈米棒及(分離地)石墨烯微薄片構成之系統。

為了允許此一轉換材料之功能，需要第二相在第一相內之分散足以防止出現包括第二相之塊狀聚結物之段。此通常可藉由在凝固及調節第二相之含量之前簡單地提供兩個相之一充分混合來確保。第二相之最小顆粒量係提供允許電子遷移率之上文所描述的滲濾通道(帶倒刺卷鬚)之量。此最小含量取決於所採用材料之類型以及所使用系統之類型(第一相及第二相)，但熟習此項技術者可容易藉由簡單地生產轉換材料及確認發電能力來確立。此含量可例如自0.01重量%至不超過70重量%。然而，此範圍不應該被解釋為限制本發明，因為可採用其他負載。適合範圍可自0.1重量%至50重量%，進一步實例係自1重量%至25重量%或5重量%至10重量%。若需要，則可藉由使用表面改性顆粒而確保第二相在基質中之一充分分散，從而藉由使用基質材料之黏性較低溶液或藉由採用表面活性試劑/分散劑而允許第二相在基質中之一更好分散。

使用例如SEM分析根據本發明的火電轉換材料已揭露第二相之自組裝結構事實上係根據本文中所描述之方法獲得。 針對複合物中之低第二相含量，自組裝程序主要沿A-＞B方向(電荷載子方向)產生分離卷鬚。在此情況下，自組裝程序導致可被描述為帶倒刺卷鬚之事物，如圖3處所繪示。 如圖3中所指示，大部分倒刺指向一個方向，即，在上文所描述之情況下朝向A。此一結構似乎實現由本發明提供之火電效應。在更高負載下，產生亦展示不同卷鬚之間的一特定互連之第二相結構，此對複合物之功能係無害的，只要確保第二相之一充分分散。更一般而言，只要第二相之導電段之間的角度維持一足夠各向異性程度，系統之功能便得以維持。在此意義上，功能系統亦可部分地或全部地藉由緊密封裝之卷鬚構成，使得相鄰卷鬚透過突出倒刺連接，在此構形中該等突出倒刺用作相鄰卷鬚之間的橋接器，而非用於電荷遷移之死巷。在此意義上，前述之角度各向異性可經由例如彎曲倒刺/橋接器及/或沿卷鬚總體方向之發散/聚合而獲得。在所描述之兩個額外構形(彎曲倒刺/橋接器及/或沿卷鬚總體方向之發散/聚合)中，作為用於電荷遷移之死巷的倒刺之功能將被沿一個方向之一非零貢獻替換以在倒刺與兩個相鄰卷鬚之間的兩個接面處發生自發、彈道電荷遷移，此歸因於倒刺/橋接器與卷鬚形成不同角度。 所描述之兩個額外構形(彎曲倒刺/橋接器及/或沿卷鬚總體方向之發散/聚合)可追溯至且獲為前文所描述之帶倒刺卷鬚之緊密封裝。 在特定情況下，諸如針對高第二相含量，藉由在段落[0024]中所描述之自組裝程序產生之帶倒刺卷鬚可受分支或分枝之影響，此可促成在接面處指向與在段落[0024]及之後所描述相反之方向之大部分倒刺/角度。此亦可產生一功能系統，其中由最終系統產生之電壓與在製造期間施加之電壓相反。此倒置構形亦可為特定條件之結果，諸如在依附顆粒邊緣處之第一相之局部熱誘發交聯，此可導致已依附顆粒僅呈現其等表面或較長側作為可用於新依附顆粒之接觸點。此將導致圖3處之結構之一定向反轉。當然，此等倒置系統亦起作用。 圖3中之示意圖示亦顯示，第二相材料(導電材料相)必須呈其等幾何形狀具有一不同大小比(即，高於1之一縱橫比)之物件/顆粒的形式存在，使得其等顯示相對於彼此且與材料之宏觀幾何形狀有關之一定向。例如可使用金屬或石墨烯，且物件可在自棒至薄片至管等的範圍內。在先導實驗中，已藉由使用金奈米棒來獲得功能系統，並且藉由使用石墨烯微薄片來獲得分離系統。

接著，將描述根據此實施例之一火電轉換元件。

該電轉換元件包含火電轉換材料及兩個電極。其等細節將在下文描述。

根據此實施例之火電轉換元件包含火電轉換材料。另外，該火電轉換元件進一步包含複數個電極(至少陽極及陰極)，且若需要，則包含額外元件，諸如用於該火電轉換材料之一蓋，或允許接合複數個火電轉換元件之元件。熱能可藉由使用該火電轉換元件而直接轉換成電能。

作為電極，該火電轉換元件包含電連接該火電轉換材料之一端之一第一電極、經連接至該火電轉換材料之另一端之一第二電極。

可透過一接合構件及一防擴散構件來接合該火電轉換材料及該等電極之各者。該接合構件及該防擴散構件可經提供以層疊於該火電轉換材料與各自電極之間。

儘管無特定限制，但較佳的是，該電極係由選自由以下合金組成之群組之至少一種合金構成：一Fe合金、一Co合金、一Ni合金、一Cu合金、一Ti合金及一Al合金。另外，該電極可為選自由以下材料組成之群組之至少一種金屬：例如鐵、鈷、鎳、銅、鈦及鋁。另外，作為該電極之一材料，更佳的是，使用具有相同於該接合構件之一合金層的組合物之一合金。據此，可增強該電極與該接合構件之間的黏合性。

自減輕一熱應力之觀點，較佳的是，該接合構件係由選自由以下合金組成之群組之至少一種合金構成：一Cu合金、一Ag合金、一Au合金及一Al合金。

自防止火電轉換材料之構成元素擴散之觀點，較佳的是，提供一防擴散構件，且此一構件可係由選自由以下合金組成之群組之至少一種合金構成：一Fe-M1合金(M1表示選自由Cr、Mo、W、V、Nb、Ta、Mn、Ti、Zr、Hf、C、Si及Ge組成之群組之至少一種元素)、一Co-M1合金、一Ni-M1合金、一Ti-M2合金(M2表示選自由Al、Ga、In、Cu、Ag、Au、Sn、Zn及Mg組成之群組之至少一種合金)、一Zr-M2合金、一Hf-M2合金、一V-M2合金、一Nb-M2合金、一Ta-M2合金、一Cr-M2合金、一Mo-M2合金及一W-M2合金。

此外，該接合構件及該防擴散構件可分別由一種合金層構成，但亦可分別由兩種或更多種合金層構成。

可藉由一方法(諸如焊接、濺鍍、氣相沈積、熱噴塗及一火花電漿燒結方法)將該接合構件及該防擴散構件層疊於該火電轉換材料上。

可藉由一已知方法(諸如焊接、濺鍍、氣相沈積、熱噴塗、一火花電漿燒結方法及微雷射焊合)將該電極層疊於該接合構件上。

另外，在此實施例中，已描述包含該接合構件及該防擴散構件之火電轉換元件，但亦可省略該接合構件及該防擴散構件之任一者或兩者。

該火電轉換元件可用於一火電轉換模組中，該火電轉換模組可根據熟習此項技術者已知之標準程序構造。熟習此項技術者亦知道如何採用本文中所描述材料生產一火電發電機及系統。 如本文中所提及之模組通常包括如上文所描述之一或多個元件連同控制該(等)元件之效能所需之構件，以及用於提供關於該(等)元件之狀態的資(諸如發電量等)之構件，以及視情況用於將該模組連接至使用發電量之一電網或一裝置(諸如閃電板等)及/或電力儲存構件(電池)之構件。如上述之發電機包括該模組，該模組包含用於將該模組連接至使用發電量之一電網或一裝置(諸如閃電板等)及一電力儲存構件(電池)之構件。 歸因於生產根據本發明之火電轉換材料所需的組件之簡單性質且歸因於使用標準程序處理及成形材料之能力，本發明允許各種潛在應用。 可列印材料之大面板，從而允許收集能量，例如在室內加熱設施中提供照明。此等面板亦可適於在其他電力來源稀缺之南部地區對照明產生提供電力。即使簡單圖案(諸如面板)係不可能的，任何類型之熱量回收仍係可能的，因為根據本發明之火電轉換材料甚至可容易成形為複雜形狀，因為使用聚合物基質材料允許後製造成形程序，諸如熱成形等。由於用於本發明之火電轉換材料的第一相及第二相之材料可以合理成本獲得，故在具有可用地熱能之地區中或在具有高可用太陽熱之地區中，更大面板陣列及亦塊狀複合物可用於發電。

已描述火電轉換元件及火電轉換模組，但此等僅係闡釋性的，且其等結構不限於上文所描述之結構。

接著，將描述此實施例之操作及效應。

根據此實施例之火電轉換材料具有優異轉換效能。另外，藉由使用此實施例之火電轉換材料可實現轉換效能優異之一火電轉換元件、一火電轉換模組、一火電發電機及一火電轉換系統。

另外，本發明不限於上文所描述之實施例，且在能夠達成本發明之目的之一範圍內之變動、修改及類似者包含於本發明中。 實例

在後文中，將參考一實例詳細描述本發明。此外，本發明不限於實例之描述。 [火電轉換材料之製備] (實例1)

混合藉由在NMP中超音波處理石墨而獲得之具有一約10 μm寬度之石墨烯薄片與NMP中之PMMA之一溶液。藉由將混合物澆鑄至一玻璃模具中且在實行施加一電流時凝固而製備具有一2.5 cm³ 體積之一樣本。所獲得樣本係一導電歐姆系統，其顯示在高於20°C之一臨限溫度以上施加之電壓與溫度之間的一幾乎線性相關性(參見圖1)。此等實驗結果顯示本發明之火電轉換材料之一般功能係作為單一儲熱器。亦使用金奈米棒作為用於第二相之材料來製備類似樣本。 藉由將極A及B連接至FuG GmbH之一高壓DC電源(http://www.fug-elektronik.de/en/products/high-voltage/hcp.html)而完成樣本之電氣化。取決於樣本，使用在自1 kV至3 kV之範圍內之初始電壓與介於0.1 mA與1 mA之間的對應電流執行電氣化。 為了限制及控制其上保留金之區域，在將一遮罩施加於一金層之後藉由使用該金層鍍金而製備電極。此允許一微米厚金層存在於模具上之有限區域中，尤其是構成極A及B之區域，且極A及B兩者自模具內部連續延伸(其中前驅物溶液稍後與其等接觸)於模具之邊緣及外部。將鋁箔黏貼至對應於極A及B之外部鍍金表面。最後，經由鱷魚夾將標準電纜連接至鋁，且此設置既用於電氣化作為製造之部分，又用於量測成品原型之性質。 樣本中採用之金奈米棒可使用所發佈程序來製備(參見例如(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0010854505000287)，或可購自各種公司(諸如http://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/articles/materials-science/nanomaterials/gold-nanostructures.html)。 所生產材料之分析及評估表明，複合物顯示上述火電效應。圖1展示根據本發明之一材料產生隨著一溫度升高而增加之一OC電壓，從而證實藉由使用單一儲熱器轉換熱能而收集電力之可能性。圖2中顯示材料之歐姆行為(在60°C下使用一Keithley 2400 SourceMeter獲得之資料)，從而再次證實圖1已顯示之效應。兩個圖確實展示使用具有利用非最佳化方法製備之第二相材料的極低負載之材料獲得之結果。已表明，藉由增加第二相負載且最佳化生產方法(用以改良第一相及第二相之混合以及在凝固期間使用之電流之調節的額外超音波處理步驟)會增加轉換效率。

A‧‧‧極

B‧‧‧極

本發明之上述及其他目的、優點及特徵將自結合隨附圖式對特定較佳實施例進行之下文描述而變得更顯而易見，其中： 圖1展示由根據本發明之一材料產生、根據溫度變化之電壓。 圖2展示根據本發明之一材料之歐姆行為，其中在外部施加電壓，樣本溫度係60℃且由材料本身產生之電壓給定偏移。 圖3展示如存在於材料內之導電帶倒刺卷鬚的一區段之一示意圖。

Claims (13)

1. 一種能量轉換材料(熱能轉電能)，其包括： 提供一基質之第一相，及包括提供電子遷移率之一奈米級或微米級材料之一第二相，該奈米級或微米級材料包括具有高於1之一縱橫比之顆粒，其中該第二相提供遍及組合物之導電通道，其中該第二相包括帶倒刺卷鬚，其中該等倒刺主要指向一個方向。
2. 如請求項1之轉換材料， 其中該第一相包括一絕緣體，諸如一聚合物。
3. 如請求項1或2之轉換材料， 其中該第二相包括一半導電或導電材料。
4. 如請求項3之轉換材料， 其中該半導電材料係選自諸如碳奈米管及石墨烯之材料，且該導電材料係選自諸如金、銀、銅及鐵之金屬，共軛聚合物或其中電荷載子在一靜止結構內自由遷移之任何材料。
5. 如請求項1或2之轉換材料， 其中該基質相包括一非導電聚合物，較佳為丙烯系聚合物。
6. 如請求項1或2之轉換材料， 其中該第二相包括具有一100 μm或更小尺寸之顆粒。
7. 如請求項1或2之轉換材料， 其可藉由一方法獲得，該方法包括混合用於該第一相之該材料之一溶液與該第二相之一材料，且使該混合物凝固同時施加一電流。
8. 如請求項1或2之轉換材料， 其包括丙烯系聚合物之一基質相，及分散於其中之石墨烯薄片作為第二相。
9. 一種轉換元件，其包括： 如請求項1至8中任一項之轉換材料；及 兩個電極。
10. 一種轉換模組，其包括： 如請求項9之轉換元件。
11. 一種發電機，其包括： 如請求項9之轉換元件。
12. 一種製造如請求項1至8之一轉換材料之方法，其包括： 製備該基質相之一液體前驅物； 混合該液體前驅物與用於第二相之材料；及 使該混合物凝固， 其中在該凝固期間，施加一直流電。
13. 如請求項12之製造一轉換材料之方法， 其中該第二相之重量含量係等於或大於建立滲濾通道所需之重量含量。