微纳米结构PEDOT/碳纳米粒子复合材料的制备、热电性能与机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51573190
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Thermoelectric materials are a type of clean energy material that can realize the direct conversion between thermal energy and electric energy. In contrast to inorganic thermoelectric materials, the studies of organic polymer thermoelectric materials are still at the early stage. Moreover, composites of micro- or nanostrctured poly(3,4-ethylene dioxythiophene) (PEDOT) /carbon nanotube or graphene with excellent thermoelectric property have not been reported yet. In this project, PEDOT micro- or nanoscale spheres, fibers or tubes will be employed. By organic-inorganic hybridizing approach, the evolution mechanism of electrical conductive 3D network structure will be studied; Because carbon nanotubes or graphene nanoparticles do not contact effectively, the composites will still remain the intrinsic low thermal conductivities of polymer materials; In combination of interfacial structure controlling, the molecular conformation of PEDOT chains will transform from a coil benzoid structure to a linear or expanded quinoid structure, resulting in significantly-enhanced interactions among polymer chains. As a result, the Seebeck coefficient and the electrical conductivity will be greatly enhanced simultaneously; The energy filtering effect as well as interfacial phonon scattering will be intensively studied. Through the conduction of the present project, PEDOT/carbon nanoparticle composites with excellent thermoelectric performance will be controllable prepared. The understandings toward some basic science issues including the principles of composites’ preparation and structure-function relationship will be deepened at molecular standard. In addition, the present project will benefit the exploitation of new clean energy materials and the polymer industries of our country.
热电材料是一类能够实现热能和电能直接相互转换的清洁能源材料。与无机热电材料相比,目前有机聚合物热电材料的研究仍处于起步阶段,而微纳米结构聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT) /碳纳米管或石墨烯复合热电材料尚未见报道。本项目拟采用PEDOT微纳米球、线或管等,通过有机-无机杂化过程,研究三维导电网络结构的演变进化机制;由于碳纳米粒子未能有效接触,因而复合材料整体保持聚合物的低导热特性;结合界面结构的有效调控,使得PEDOT分子构象由卷曲苯式构象转变为伸展醌式构象,增强分子链间相互作用,同时显著提高Seebeck系数和电导率;较深入研究能量过滤效应和界面声子散射等机理问题。通过本项目的实施,可控制备具有优异热电功能的PEDOT/碳纳米粒子复合材料,不仅从分子水平上加深对复合材料制备原理和结构-热电功能性关系等基本科学问题的认识,而且对开发新型清洁能源材料和我国的高分子工业等具有重要意义。

结项摘要

热电材料是一类能够实现热能和电能直接相互转换的清洁能源材料。与无机热电材料相比,目前有机聚合物热电材料的研究仍处于起步阶段,而微纳米结构聚(3,4-乙撑二氧噻吩)(PEDOT) /碳纳米管或石墨烯复合热电材料尚未见报道。本项目拟采用PEDOT微纳米球、线或管等,通过有机-无机杂化过程,研究三维导电网络结构的演变进化机制;由于碳纳米粒子未能有效接触,因而复合材料整体保持聚合物的低导热特性;结合界面结构的有效调控,使得PEDOT分子构象由卷曲苯式构象转变为伸展醌式构象,增强分子链间相互作用,同时显著提高Seebeck系数和电导率;较深入研究结构-性能关系和能量过滤效应等机理问题。通过本项目的实施,可控制备具有优异热电功能的PEDOT/碳纳米粒子复合材料,不仅从分子水平上加深对复合材料制备原理和结构-热电功能性关系等基本科学问题的认识,而且对开发新型清洁能源材料和我国的高分子工业等具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Nanostructure controlled construction of high-performance thermoelectric materials of polymers and their composites
纳米结构控制的聚合物及其复合材料高性能热电材料的构建
  • DOI:
    10.1039/c8ta09656b
  • 发表时间:
    2018-12-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Xue, Yufeng;Gao, Chunmei;Chen, Guangming
  • 通讯作者:
    Chen, Guangming
Tuning thermoelectric performance by nanostructure evolution of a conducting polymer
通过导电聚合物的纳米结构演化来调节热电性能
  • DOI:
    10.1039/c5ta07381b
  • 发表时间:
    2015-01-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A
  • 影响因子:
    11.9
  • 作者:
    Hu, Xincheng;Chen, Guangming;Wang, Hanfu
  • 通讯作者:
    Wang, Hanfu
A strategy to improve thermoelectric performance of conducting polymer nanostructure
提高导电聚合物纳米结构热电性能的策略
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Materials Chemistry C
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Jian Zhao;Dongxing Tan;Guangming Chen
  • 通讯作者:
    Guangming Chen
Copper-Phenylacetylide Nanobelt/Single-Walled Carbon Nanotube Composites: Mechanochromic Luminescence Phenomenon and Thermoelectric Performance
铜-苯乙炔纳米带/单壁碳纳米管复合材料:力致变色发光现象和热电性能
  • DOI:
    10.1021/acsami.7b19167
  • 发表时间:
    2018-02-14
  • 期刊:
    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Feng, Ni;Gao, Caiyan;Chen, Guangming
  • 通讯作者:
    Chen, Guangming
Enhanced thermoelectric performance by self-assembled layered morphology of polypyrrole nanowire/single-walled carbon nanotube composites
聚吡咯纳米线/单壁碳纳米管复合材料的自组装层状形态增强热电性能
  • DOI:
    10.1016/j.compscitech.2016.04.023
  • 发表时间:
    2016-06-06
  • 期刊:
    COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Liang, Lirong;Chen, Guangming;Guo, Cun-Yue
  • 通讯作者:
    Guo, Cun-Yue

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聚丙烯/层状双氢氧化物纳米复合材料研究进展
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3mm闭式脉动热管传热性能的实验研究
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  • 发表时间:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 作者:
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陈光明的其他基金

有机/无机复合热电材料发展战略研究
  • 批准号:
    52242305
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    10 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
基于聚集态结构的PEDOT复合热电材料结构-性能关系机理研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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