p Diego Rosas-Villalva explicou que a equipe ficou surpresa com o fato de um polímero extremamente fino ser tão eficaz em aumentar a vida útil do dispositivo. Crédito:KAUST
p Um polímero usado anteriormente para proteger células solares pode encontrar novas aplicações em produtos eletrônicos de consumo, revela uma equipe da KAUST estudando filmes finos capazes de converter energia térmica em eletricidade. p Quando os dois lados de um semicondutor estão em temperaturas diferentes, a migração de elétrons de áreas quentes para áreas frias pode gerar uma corrente. Este fenômeno, conhecido como efeito termoelétrico, normalmente requer semicondutores com estruturas cerâmicas rígidas para manter a diferença de calor entre os dois lados. Mas a recente descoberta de que os polímeros também exibem comportamento termoelétrico levou a um repensar de como explorar este método para melhorar a captação de energia, incluindo incorporação em dispositivos vestíveis.
p Derya Baran e sua equipe na KAUST estão ajudando a projetar dispositivos autoalimentados usando um polímero condutor contendo uma mistura de poli (3, 4-etilenodioxitiofeno) e cadeias de poliestirenossulfonato (PEDOT:PSS). Relativamente barato e fácil de processar para aplicativos, incluindo impressão a jato de tinta, PEDOT:PSS é um dos polímeros termoelétricos de melhor desempenho graças à sua capacidade de absorver aditivos que aumentam a eficiência, conhecidos como dopantes.
p Diego Rosas-Villalva, um pesquisador do grupo de Baran, explica que os filmes finos PEDOT:PSS termoelétricos são frequentemente expostos a dopantes na forma de ácidos fortes. Este processo lava as cadeias PSS soltas para melhorar a cristalinidade do polímero e deixa partículas que oxidam as cadeias PEDOT para aumentar a condutividade elétrica.
p Um filme fino à base de polímero desenvolvido na KAUST pode realizar conversões de energia termoelétrica com menos chance de falha prematura. Crédito:Diego Villalva
p "Usamos ácido nítrico porque é um dos melhores dopantes para PEDOT, "diz Rosas-Villalva." No entanto, evapora com bastante facilidade, e isso diminui o desempenho da termelétrica ao longo do tempo. "
p Depois que a etapa de dopagem for concluída, o filme PEDOT:PSS deve passar por um procedimento reverso para neutralizar ou "dedopar" algumas partículas condutoras para melhorar a geração de energia termoelétrica.
p Diego Rosas-Villalva explicou que a equipe ficou surpresa com o fato de um polímero extremamente fino ser tão eficaz em aumentar a vida útil do dispositivo. Crédito:KAUST
p Os dedopantes típicos incluem hidrocarbonetos curtos contendo grupos amina carregados positivamente. Os pesquisadores do KAUST estavam estudando uma versão polimerizada dessas cadeias de amina, conhecido como polietilenimina etoxilada, quando notaram um efeito notável - PEDOT:filmes PSS desdopados com polietilenimina retiveram duas vezes mais energia termoelétrica após uma semana em comparação com amostras não tratadas.
p No desenvolvimento de termelétricas à base de polímero, PEIE é um material útil para melhorar o desempenho termoelétrico e a estabilidade do ar. Crédito:American Chemical Society
p As investigações da equipe revelaram que a polietilenimina foi eficaz no encapsulamento de filmes PEDOT:PSS para evitar o escape de ácido nítrico. Além disso, este revestimento modificou as propriedades eletrônicas do polímero termoelétrico para facilitar a captação de energia de fontes, incluindo o calor corporal.
p "Não esperávamos que este polímero melhorasse a vida útil do dispositivo, especialmente porque é um filme tão fino - menos de 5 nanômetros, "diz Villalva." Já foi incorporado em outros eletrônicos orgânicos antes, mas mal explorado para termelétricas. "
