从低温热源（如人体）的热能收获是一个有前途的研究领域，目前吸引了来自科学家和工程师的许多关注。
特别是，使用导电聚合物的热电发电机，由于其重量轻、柔韧的外形和它们的制造非常容易，因此被认为是热能收集的最合适的候选者。
优化导电聚合物
然而，与商业产品相比，导电聚合物表现出相对较低的热电性能，因此优化这些聚合物对高性能热电器件的设计至关重要。
现在，名古屋大学的一个研究小组通过解开塑料聚合物中发现的原子链，显著提高了塑料聚合物的导电性。根据名古屋团队的说法研究，由应用物理学家Hisaaki Tanaka领导，他们的作品可以帮助加速可穿戴电源的开发，用于消费物联网（物联网）设备。
导电聚合物
导电聚合物由薄膜制成，具有晶体和非晶体部件组成的高度无序的结构。这使得研究人员很难了解它们的性质，因此很难找到优化热电性能的方法。
在热电器件中，一个关键的性能指标是功率因数，P = S2σ。其中S为塞贝克系数，σ为电导率。
由于聚合物无序薄膜的性质，大多数导电聚合物将在载体掺杂时表现出功率因数的最大值。换句话说，随着用于较高掺杂水平的电导率，功率因数连续增加。在他们的研究中，该团队证明了塞贝克系数和电导率之间的经验关系实际上可以通过受控载波掺杂来修改。
用于PBTTT晶体部分(蓝色矩形)之间形成键(红色)的掺杂技术的说明。图片由Tuckobu集团
掺杂聚合物以改善电导率
该团队使用聚[2,5-双(3-烷基噻吩-2-基)噻吩(3,2-b)噻吩](PBTTT)作为目标聚合物，因为通过化学载体掺杂，它在可溶液加工的半晶体聚合物中表现出最高的1300 S/cm的电导率。
该团队与日本研究人员合作，通过将PBTTT掺杂一种薄离子电解质凝胶，开始了解其热电特性。这种凝胶只有在施加特定电压时才能穿透聚合物。
通过热量收集为可穿戴设备充电
一旦掺杂，该团队使用各种测量技术来描绘电子和结构的变化，它经历了掺杂的结果。他们的结果表明，当电解质凝胶掺杂时，聚合物的结构由高度扭曲变为平面结构。他们还发现，掺杂在聚合物的晶体部分之间创造了联系，提高了导电性。
根据研究人员的说法，正是这些互联导电链的形成决定了聚合物的最大热电性能。
他们希望，随着进一步优化和制造条件的改变，薄膜聚合物最终可以开始在消费设备中找到应用，如可穿戴设备，能够通过热量收集自我充电。
