第一作者：Dezhuang Ji

通訊作者：Lianxi Zheng

通訊單位：哈利法科學(xué)技術(shù)大學(xué)

文章鏈接：https://doi.org/10.1002/smll.202407529

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i-TE系統(tǒng)原理：基于MXene/PVA水凝膠，利用Cu2?和Cl?離子的熱擴(kuò)散以及Cu/Cu2?的氧還原反應(yīng)，在電極界面產(chǎn)生離子熱電效應(yīng)（i-TE）。

熱電性能調(diào)節(jié)：通過(guò)調(diào)整MXene（Ti?C?Tx）材料的離子擴(kuò)散性，熱電勢(shì)可調(diào)節(jié)至?3.13 mVK?1。

快速響應(yīng)時(shí)間：i-TE系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間小于100秒，優(yōu)于其他聚電解質(zhì)系統(tǒng)。

持續(xù)電流輸出：配備銅電極時(shí)，i-TE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了持續(xù)電流輸出，并能在1 kΩ到1 MΩ的電阻范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的長(zhǎng)期輸出。

模塊化設(shè)計(jì)：三串聯(lián)的i-TE模塊在6°C溫差下輸出26 mV，驗(yàn)證了陣列化應(yīng)用的可行性。

多功能應(yīng)用：除了能量收集，MXene/PVA水凝膠還可以作為應(yīng)變/溫度傳感器，利用壓阻效應(yīng)檢測(cè)應(yīng)變，利用離子熱電效應(yīng)定位手指接觸點(diǎn)。

研究背景

在現(xiàn)代社會(huì)，能源具有至關(guān)重要的意義，特別是可持續(xù)和清潔能源的需求日益增加。熱電效應(yīng)（TE效應(yīng)）作為一種固態(tài)現(xiàn)象，可以將熱能轉(zhuǎn)化為電能，為利用低品位熱能提供了可行的解決方案，納米技術(shù)的進(jìn)步為該領(lǐng)域注入了新的活力。特別地，IV-VI族化合物SnSe已成為關(guān)鍵材料，表現(xiàn)出良好的熱電性能。為提高其能量采集效率，采用了多種創(chuàng)新策略，如利用3D電荷和2D聲子方法、帶隙調(diào)控、多帶隙對(duì)準(zhǔn)、聲子-電子解耦和晶格平面化等。此外，高性能熱電材料PbTe也被廣泛研究，作為探索熱電行為中量子效應(yīng)的基準(zhǔn)材料。盡管這些材料具有較高的熱電效率，但SnSe和PbTe在接近室溫時(shí)的電導(dǎo)率較低，主要是由于其相對(duì)較大的帶隙。這一特性限制了它們?cè)谳^低溫度下捕捉熱能的應(yīng)用，而在這些溫度下，通常會(huì)有大量廢熱。雖然像Ag2Se和Bi2Te3等窄帶隙半導(dǎo)體材料在低溫下展現(xiàn)了有希望的熱電性能，但它們的塞貝克系數(shù)仍然未達(dá)到高效將熱能轉(zhuǎn)化為電能所需的理想水平。

圖文信息

來(lái)源：學(xué)在熱電