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目次
商品簡介
有機熱電是有機電子學和能源領域的交叉前沿研究方向之一，自2010年以來取得快速發展。作為快速起步的新興研究方向，有機熱電材料與器件缺乏聚焦該方向的專著。本書圍繞分子體系的熱電能量轉換過程、機制、功能與應用，系統闡述有機熱電領域的發展機遇、現狀與挑戰，對推動該領域的快速發展具有重要學術價值。本書根據該領域的特點和自身發展現狀，並結合作者多年的研究積累及對相關原始文獻的解讀，系統介紹有機熱電材料與器件。尤其是從分子體系熱電轉換的基本原理與機制出發，重點介紹有機熱電材料的設計策略與基本思想、有機熱電器件的構建技術與集成方法，系統介紹有機熱電的研究方向、前沿進展和發展趨勢，期望形成對相關學科領域的系統認知。
目次
目錄
叢書序 i
前言 iii
第1章 緒論 001
1.1 有機熱電材料的發展概況 001
1.2 熱電能量轉換的基本效應 004
1.2.1 塞貝克效應 004
1.2.2 珀爾帖效應 005
1.2.3 湯姆遜效應 006
1.2.4 熱電相關的其他效應 007
1.3 熱電的主要性能參數 008
1.3.1 基本參數 008
1.3.2 能量轉換效率與熱電優值 009
1.4 有機熱電發展的關鍵問題 012
參考文獻 014
第2章 有機材料的熱電轉換過程與機制 017
2.1 電荷輸運 017
2.1.1 電荷傳輸基本模型 019
2.1.2 電荷傳輸機制 023
2.2 熱輸運 028
2.2.1 電子熱導率 029
2.2.2 聲子熱導率 029
2.3 熱電性能參數的溫度依賴關係 033
2.3.1 電荷傳輸的溫度依賴關係 033
2.3.2 熱傳輸的溫度依賴關係 034
2.4 能量過濾效應及量子限域效應 035
2.5 摻雜機制 036
2.5.1 常規化學摻雜 037
2.5.2 電化學摻雜 045
2.5.3 光摻雜 047
2.5.4 電場誘導的界面摻雜 048
參考文獻 053
第3章 p型有機熱電材料 060
3.1 p 型有機熱電材料概述 060
3.2 共軛聚合物 061
3.2.1 聚噻吩類材料 061
3.2.2 聚苯胺類材料 077
3.2.3 聚吡咯類材料 079
3.2.4 聚哢唑類材料 080
3.2.5 其他共軛聚合物材料 080
3.3 金屬有機配合物 082
3.3.1 金屬有機配位聚合物 082
3.3.2 金屬有機小分子配合物 083
3.4 有機小分子 084
3.5 總結 086
參考文獻 086
第4章 n 型有機熱電材料 099
4.1 n 型有機熱電材料概述 099
4.2 共軛聚合物 101
4.3 金屬有機配合物 108
4.3.1 金屬有機配位聚合物 108
4.3.2 金屬有機小分子配合物 112
4.4 有機小分子 113
4.5 總結 118
參考文獻 119
第5章 複合與雜化有機熱電材料 124
5.1 複合與雜化的基本策略與製備方法 124
5.1.1 基本策略 125
5.1.2 製備方法 126
5.2 基於聚噻吩的複合與雜化材料 127
5.2.1 基於P3HT 的複合與雜化材料 128
5.2.2 基於PEDOT 的複合與雜化材料 130
5.3 基於聚苯胺的複合與雜化材料 138
5.4 基於聚吡咯的複合與雜化材料 142
5.5 基於金屬有機配合物的複合與雜化材料 143
5.6 基於碳材料的複合與雜化材料 145
5.6.1 碳材料的熱電性能 145
5.6.2 基於碳材料的複合與雜化熱電材料 152
5.7 其他有機複合與雜化材料 156
5.8 總結 157
參考文獻 158
第6章 有機離子熱電材料與器件 170
6.1 離子熱擴散現象 170
6.1.1 氧化還原活性電解質 171
6.1.2 非氧化還原活性電解質 173
6.2 有機離子熱電材料與器件的性能參數 174
6.2.1 離子電導率 174
6.2.2 離子塞貝克係數 175
6.2.3 離子熱導率 175
6.2.4 離子熱電優值 176
6.2.5 離子熱電超級電容器的能量轉換效率與能量存儲 176
6.3 有機離子熱電材料的分類 179
6.3.1 有機鹽溶液 182
6.3.2 聚合物電解質 182
6.3.3 離子/電子混合導體 183
6.3.4 離子液體 184
6.4 有機離子熱電材料的應用進展 184
6.5 總結與展望 186
參考文獻 187
第7章 有機熱電器件的構建與功能化 190
7.1 有機熱電器件的結構與工作原理 190
7.2 熱電器件性能評估方式 193
7.2.1 輸出功率和能量轉換效率 193
7.2.2 哈曼法測定熱電優值 193
7.3 有機熱電器件研究進展 195
7.3.1 熱電發電器件 195
7.3.2 光熱電器件 197
7.3.3 熱電傳感器件 198
7.3.4 珀爾帖製冷器件 200
7.4 單分子熱電器件 201
7.4.1 單分子塞貝克效應 202
7.4.2 單分子珀爾帖效應 204
7.5 挑戰與展望 205
參考文獻 206
第8章 有機熱電材料的性能測試方法 210
8.1 電導率的測試 210
8.1.1 四探針法的基本原理 210
8.1.2 四探針法在有機樣品電阻率測定中的應用 212
8.2 塞貝克係數的測試 215
8.2.1 溫差創建 215
8.2.2 溫差測量 216
8.2.3 塞貝克電壓測試 219
8.2.4 誤差分析 220
8.3 熱導率的測試 221
8.3.1 塊體材料熱導率測試 222
8.3.2 薄膜材料熱導率測試 224
8.4 載流子濃度和遷移率的測試 233
8.4.1 場效應晶體管法 233
8.4.2 霍爾效應法 233
8.5 態密度的測試 235
8.5.1 光電子能譜技術 236
8.5.2 掃描隧道譜技術 238
8.6 總結 239
參考文獻 240
縮略語對照表 244
物理量符號表 246
索引 248
彩圖
叢書序 i
前言 iii
第1章 緒論 001
1.1 有機熱電材料的發展概況 001
1.2 熱電能量轉換的基本效應 004
1.2.1 塞貝克效應 004
1.2.2 珀爾帖效應 005
1.2.3 湯姆遜效應 006
1.2.4 熱電相關的其他效應 007
1.3 熱電的主要性能參數 008
1.3.1 基本參數 008
1.3.2 能量轉換效率與熱電優值 009
1.4 有機熱電發展的關鍵問題 012
參考文獻 014
第2章 有機材料的熱電轉換過程與機制 017
2.1 電荷輸運 017
2.1.1 電荷傳輸基本模型 019
2.1.2 電荷傳輸機制 023
2.2 熱輸運 028
2.2.1 電子熱導率 029
2.2.2 聲子熱導率 029
2.3 熱電性能參數的溫度依賴關係 033
2.3.1 電荷傳輸的溫度依賴關係 033
2.3.2 熱傳輸的溫度依賴關係 034
2.4 能量過濾效應及量子限域效應 035
2.5 摻雜機制 036
2.5.1 常規化學摻雜 037
2.5.2 電化學摻雜 045
2.5.3 光摻雜 047
2.5.4 電場誘導的界面摻雜 048
參考文獻 053
第3章 p型有機熱電材料 060
3.1 p 型有機熱電材料概述 060
3.2 共軛聚合物 061
3.2.1 聚噻吩類材料 061
3.2.2 聚苯胺類材料 077
3.2.3 聚吡咯類材料 079
3.2.4 聚哢唑類材料 080
3.2.5 其他共軛聚合物材料 080
3.3 金屬有機配合物 082
3.3.1 金屬有機配位聚合物 082
3.3.2 金屬有機小分子配合物 083
3.4 有機小分子 084
3.5 總結 086
參考文獻 086
第4章 n 型有機熱電材料 099
4.1 n 型有機熱電材料概述 099
4.2 共軛聚合物 101
4.3 金屬有機配合物 108
4.3.1 金屬有機配位聚合物 108
4.3.2 金屬有機小分子配合物 112
4.4 有機小分子 113
4.5 總結 118
參考文獻 119
第5章 複合與雜化有機熱電材料 124
5.1 複合與雜化的基本策略與製備方法 124
5.1.1 基本策略 125
5.1.2 製備方法 126
5.2 基於聚噻吩的複合與雜化材料 127
5.2.1 基於P3HT 的複合與雜化材料 128
5.2.2 基於PEDOT 的複合與雜化材料 130
5.3 基於聚苯胺的複合與雜化材料 138
5.4 基於聚吡咯的複合與雜化材料 142
5.5 基於金屬有機配合物的複合與雜化材料 143
5.6 基於碳材料的複合與雜化材料 145
5.6.1 碳材料的熱電性能 145
5.6.2 基於碳材料的複合與雜化熱電材料 152
5.7 其他有機複合與雜化材料 156
5.8 總結 157
參考文獻 158
第6章 有機離子熱電材料與器件 170
6.1 離子熱擴散現象 170
6.1.1 氧化還原活性電解質 171
6.1.2 非氧化還原活性電解質 173
6.2 有機離子熱電材料與器件的性能參數 174
6.2.1 離子電導率 174
6.2.2 離子塞貝克係數 175
6.2.3 離子熱導率 175
6.2.4 離子熱電優值 176
6.2.5 離子熱電超級電容器的能量轉換效率與能量存儲 176
6.3 有機離子熱電材料的分類 179
6.3.1 有機鹽溶液 182
6.3.2 聚合物電解質 182
6.3.3 離子/電子混合導體 183
6.3.4 離子液體 184
6.4 有機離子熱電材料的應用進展 184
6.5 總結與展望 186
參考文獻 187
第7章 有機熱電器件的構建與功能化 190
7.1 有機熱電器件的結構與工作原理 190
7.2 熱電器件性能評估方式 193
7.2.1 輸出功率和能量轉換效率 193
7.2.2 哈曼法測定熱電優值 193
7.3 有機熱電器件研究進展 195
7.3.1 熱電發電器件 195
7.3.2 光熱電器件 197
7.3.3 熱電傳感器件 198
7.3.4 珀爾帖製冷器件 200
7.4 單分子熱電器件 201
7.4.1 單分子塞貝克效應 202
7.4.2 單分子珀爾帖效應 204
7.5 挑戰與展望 205
參考文獻 206
第8章 有機熱電材料的性能測試方法 210
8.1 電導率的測試 210
8.1.1 四探針法的基本原理 210
8.1.2 四探針法在有機樣品電阻率測定中的應用 212
8.2 塞貝克係數的測試 215
8.2.1 溫差創建 215
8.2.2 溫差測量 216
8.2.3 塞貝克電壓測試 219
8.2.4 誤差分析 220
8.3 熱導率的測試 221
8.3.1 塊體材料熱導率測試 222
8.3.2 薄膜材料熱導率測試 224
8.4 載流子濃度和遷移率的測試 233
8.4.1 場效應晶體管法 233
8.4.2 霍爾效應法 233
8.5 態密度的測試 235
8.5.1 光電子能譜技術 236
8.5.2 掃描隧道譜技術 238
8.6 總結 239
參考文獻 240
縮略語對照表 244
物理量符號表 246
索引 248
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