Folhas de nanotubos de carbono monocamada do tipo N estabilizadas por dopagem com surfactante catiónico e revestimento de fluoropolímero para geradores termelétricos flexíveis

Os nanotubos de carbono monocamada (SWCNTs) oferecem promessas como materiais para geradores termelétricos (TEGs) devido à sua flexibilidade, durabilidade e natureza não tóxica. No entanto, uma barreira chave para sua aplicação reside em sua alta condutividade térmica, que dificulta a geração de diferenças de temperatura em TEGs. Para abordar esse desafio, exploramos um método de aumentar a dissipação de calor de TEGs baseados em SWCNTs revestindo camadas de SWCNT em folhas de malha de polímero. Durante a fabricação de TEG, alcançar folhas SWCNT/do tipo N estáveis provou ser consideravelmente mais desafiador do que suas contrapartes do tipo P. Essa dificuldade decorreu da inferior dispersibilidade da tinta SWCNT do tipo N em comparação com a tinta SWCNT do tipo P. Para produzir folhas SWCNT/do tipo N, inicialmente preparamos folhas SWCNT/do tipo P usando tinta SWCNT do tipo P, posteriormente dopando-as com uma solução de surfactante catiónico para induzir características do tipo N. Para estabilizar as propriedades termelétricas do tipo N nas folhas SWCNT/malha, aplicamos um revestimento de fluoropolímero nas superfícies de SWCNT, mitigando a adsorção de moléculas de oxigênio. Essa abordagem resultou em folhas SWCNT/do tipo N capazes de manutenção a longo prazo. Além disso, TEGs flexíveis fabricados utilizando tanto folhas SWCNT/do tipo P quanto do tipo N demonstraram uma tensão de saída de 15 mV, que pode operar sensores IoT usando os mais recentes circuitos de amplificação, e uma potência máxima de 100 nW a uma diferença de temperatura de 71 K.