柔性条状基热电织物的设计及织造

• Published in: 东华大学学报（英文版） Vol. 41; no. 5; pp. 474 - 481
• Main Authors: AHMAAD Hasib Ud Din, 杜敏芝, 韩雪, 景媛媛, 杨晓娜, 张娟, 陈馨逸, SYED Rashedul Islam, 黄夫力, 徐金川, 张坤
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 东华大学纺织学院,上海 201620 2024; 东华大学纺织面料技术教育部重点实验室,上海 201620
• Subjects: 有限元分析(FEA); thermoelectric fabric(TEF); thermoplastic polyurethane(TPU); 热塑性聚氨酯(TPU); thermoelectric(TE)pillar; 热电织物(TEF); 热电柱(TE柱); finite element analysis(FEA)
• ISSN: 1672-5220
• DOI: 10.19884/j.1672-5220.202305007

TN377; 可将热量转化为电能的柔性热电(thermoelectric,TE)材料已广泛应用于可穿戴电子设备和其他柔性设备中.该研究将无机TE柱与热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane,TPU)结合,组装成柔性条状热电器(thermoelectric generator,TEG),进一步用于热电织物(thermoelectric fabric,TEF)的织造.采用有限元分析(finite element analysis,FEA)优化柔性TE条的尺寸并评估其性能.FEA的结果显示,TE条的间距对温差、输出电压和内阻有显著影响.当TE条直径为3.5 mm、条间距为2.0 mm时,可获得最大功率密度,达到3.43 μW/cm2(在温差△T=10.5 K的条件下).在试验条件下,热板接触以及铜线-TE条连接处存在倾斜,导致所织造的三维TEF的功率密度只能达到模拟结果的29％.尽管如此,在经过450次弯曲测试后,TE条仍展现出优异的柔韧性和稳定的机械性能.这一研究不仅为今后开发更高效的TEF奠定了基础,还为可穿戴式能量采集应用提供了更加舒适、合身的选择方案.