Hojas de nanotubos de carbono de pared simple de tipo n estables recubiertas con surfactante catiónico y fluoropolímero para generadores termoeléctricos flexibles

Los nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) prometen ser materiales para generadores termoeléctricos (TEGs) debido a su flexibilidad, durabilidad y naturaleza no tóxica. Sin embargo, una barrera clave para su aplicación radica en su alta conductividad térmica, lo que obstaculiza la generación de diferencias de temperatura en los TEGs. Para abordar este desafío, exploramos un método para mejorar la disipación de calor de los TEGs basados en SWCNT al recubrir capas de SWCNT sobre hojas de malla de polímero. Durante la fabricación de TEG, lograr hojas de SWCNT/malla de tipo n estables resultó ser considerablemente más desafiante que sus contrapartes de tipo p. Esta dificultad se debió a la inferior capacidad de dispersión de la tinta de SWCNT de tipo n en comparación con la tinta de SWCNT de tipo p. Para producir hojas de SWCNT/malla de tipo n, inicialmente preparamos hojas de SWCNT/malla de tipo p usando tinta de SWCNT de tipo p, y posteriormente las dopamos con una solución de surfactante catiónico para inducir características de tipo n. Para estabilizar las propiedades termoeléctricas de tipo n en las hojas de SWCNT/malla, aplicamos un recubrimiento de fluoropolímero a las superficies de SWCNT, mitigando la adsorción de moléculas de oxígeno. Este enfoque dio lugar a hojas de SWCNT/malla de tipo n capaces de mantener su rendimiento a largo plazo. Además, los TEGs flexibles fabricados usando tanto hojas de SWCNT/malla de tipo p como de tipo n demostraron un voltaje de salida de 15 mV, que puede operar sensores IoT utilizando los últimos circuitos de refuerzo, y una potencia máxima de 100 nW a una diferencia de temperatura de 71 K.