一种柔性可拉伸热电制冷器及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116033816A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211521876.1H10N10/01(2023.01)(22)申请日2022.11.30(71)申请人东华大学地址201620上海市松江区人民北路2999号(72)发明人张青红徐云鹤蔡宗富侯成义李耀刚王宏志(74)专利代理机构上海泰能知识产权代理事务所(普通合伙)31233专利代理师杨琴(51)Int.Cl.H10N10/80(2023.01)F25B21/02(2006.01)H10N10/852(2023.01)H10N10/17(2023.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种柔性可拉伸热电制冷器及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种柔性可拉伸热电制冷器及其制备方法，所述热电制冷器底部为镂空可拉伸硅胶绝缘层，块体热电材料嵌入所述绝缘层中，并通过复合液态金属作为导电电极进行导通。本发明的器件结构使热电制冷器件具有高柔性与可拉伸性，在热电制冷领域有重要的科学价值和广阔的应用前景。CN116033816ACN116033816A权利要求书1/1页1.一种柔性可拉伸热电制冷器，其特征在于：所述热电制冷器底部为镂空可拉伸硅胶绝缘层，块体热电材料嵌入所述绝缘层中，并通过复合液态金属作为导电电极进行导通。2.根据权利要求1所述的热电制冷器，其特征在于：所述镂空可拉伸硅胶绝缘层的材质为共聚酯或者聚二甲基硅氧烷，尺寸为2～10cmX2～10cmX0.1～1cm，镂空的个数为偶数对10～32X10～32，每个镂空的尺寸为1.4～5mmX1.4～5mmX1.4～5mm。3.根据权利要求1所述的热电制冷器，其特征在于：所述块体热电材料为P型和N型的半导体热电颗粒。4.根据权利要求3所述的热电制冷器，其特征在于：所述半导体热电颗粒为Bi2Te或Bi2Te3为基的固溶体合金材料或PbTe为基的固溶体合金材料，交替嵌入所述绝缘层中。5.根据权利要求1所述的热电制冷器，其特征在于：所述复合液态金属为质量比为9:1～1:1的液态金属与镍粉的复合物。6.根据权利要求5所述的热电制冷器，其特征在于：所述液态金属为镓基液态金属。7.一种柔性可拉伸热电制冷器的制备方法，包括：(1)通过三维打印机打印模具，将共聚酯或者聚二甲基硅氧烷倒入模具中，浇铸镂空可拉伸硅胶绝缘层或浇铸整块硅胶绝缘层后挖出镂空；(2)通过匀浆机搅拌液态金属与镍粉，使其充分混合，制得柔性可拉伸导电电极；(3)在所述镂空可拉伸硅胶绝缘层内交替嵌入P型和N型半导体热电颗粒；(4)所述柔性可拉伸导电电极通过刷涂或喷涂方式将所述P型和N型半导体热电颗粒串联连接；(5)将涂好导电电极的一面用硅胶封装，然后用导电电极涂抹另一面，相同方式封装，使整个器件电路导通。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的模具的尺寸为2～10cmX2～10cm，模具所用材料为聚乳酸、ABS塑料、PETG中的至少一种。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的匀浆机转速为1000～10000rad/s。10.一种如权利要求1所述的柔性可拉伸热电制冷器在可穿戴领域中的应用。2CN116033816A说明书1/4页一种柔性可拉伸热电制冷器及其制备方法技术领域[0001]本发明属于热电制冷技术领域，特别涉及一种柔性可拉伸热电制冷器及其制备方法。背景技术[0002]人体在高温环境下会引起热应激效应，造成体能消耗过快，严重时会危害人体健康。为了保障高温环境作业人员的身体健康并提高工作效率，需要对高温作业人员采取有效的热防护措施。[0003]热电材料具有塞贝克(seebeck)效应和帕贴耳(peltier)效应，因此可以应用于温差发电和固态制冷。温差发电器件和固态制冷器件具有体积小、无噪声、运行稳定等优点，目前已广泛应用到芯片制冷、便携式冰箱、红酒柜以及汽车尾气热发电等领域。基于热电器件的可穿戴制冷设备，因为具有制冷效果高效可靠、没有活动部件、不涉及化学反应等特点，在个人可穿戴制冷器件领域具有极大的发展潜力。例如CN104410331A公开的柔性自支撑型的温差发电结构已经具有柔性可穿戴特性，但其导电电极不具有伸缩性，导致在弯曲时极易造成导线断裂，这限制了热电器件在可穿戴领域的应用。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性可拉伸热电制冷器及其制备方法，以在保证热电制冷器的制冷效果的情况下，使热电制冷器具有柔性可拉伸特性。[0005]本发明提供了一种柔性可拉伸热电制冷器，所述热电制冷器底部为镂空可拉伸硅胶绝缘层，块体热电材料嵌入所述绝缘层中，并通过复合液态金属作为导电电极进行导通。[0006]所述镂空可拉伸硅胶绝缘层的材