在當(dāng)前的科技領(lǐng)域，有機(jī)熱電材料（OTE）因其輕質(zhì)、高彈性以及易于加工的特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。這些材料能夠通過塞貝克效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，尤其適用于柔性電子和可穿戴設(shè)備的制造。近年來，雖然已經(jīng)開發(fā)出多種具有超過500微瓦每平方米開爾文（μW m?1 K?2）功率因子（PF）的p型聚合物OTE材料，但是能夠達(dá)到100 μW m?1 K?2以上PF值的n型摻雜聚合物（CPs）仍然稀缺。這一差距顯著限制了熱電模塊能量轉(zhuǎn)換效率的提升，因?yàn)楦咝芰哭D(zhuǎn)換需要p型和n型組件的性能達(dá)到平衡。
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在此背景下，一種新型n型共軛聚合物ThDPP-CNBTz的開發(fā)便顯得格外重要。ThDPP-CNBTz采用了兩種受體單元：一種是噻吩側(cè)鏈的二酮并吡咯并吡咯（DPP）和一種氰基功能化的苯并噻二唑。這種設(shè)計不僅賦予了材料低的最低未占據(jù)分子軌道（LUMO）能級（低于-4.20電子伏），而且還具有低結(jié)晶度，從而實(shí)現(xiàn)了高摻雜效率。更為重要的是，雙受體設(shè)計增強(qiáng)了極化子的離域，使得ThDPP-CNBTz在摻雜后表現(xiàn)出優(yōu)異的熱電性能，平均電導(dǎo)率（σ）達(dá)到50.6 S cm-1，最大功率因子（PF）達(dá)到126.8 μW m?1 K-2，這是迄今為止報道的溶液處理n型CPs中最高的值之一。
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另外，基于摻雜的ThDPP-CNBTz的溶液處理柔性O(shè)TE裝置顯示出70 μW m?1 K?2的最大PF值；并且，這種柔性裝置在經(jīng)過600次彎曲循環(huán)后，其σ僅顯示出微小的變化，表現(xiàn)出卓越的抗彎曲應(yīng)變性能。這些發(fā)現(xiàn)不僅推進(jìn)了n型CPs在OTE設(shè)備，特別是柔性設(shè)備中的發(fā)展，而且也為追求高性能n型聚合物材料提供了重要的研究基礎(chǔ)。
總之，ThDPP-CNBTz的開發(fā)為解決OTE領(lǐng)域中存在的性能不平衡問題提供了一個有效途徑，為制備高性能、高穩(wěn)定性的柔性熱電裝置開辟了新的可能性。隨著進(jìn)一步的研究和開發(fā)，有望在未來看到基于此類材料的更多創(chuàng)新應(yīng)用。
標(biāo)題：An n-Type Conjugated Polymer with Low Crystallinity for High- Performance Organic Thermoelectrics
作者：Yuexin Gao, Yunzhe Ke, Tianzuo Wang, Yibo Shi, Cheng Wang, Shuaishuai Ding, Yupu Wang, Yunfeng Deng, Wenping Hu, and Yanhou Geng
鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202402642，Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202402642
