热能广泛地存在于工业生产和社会生活当中。但是超过60%的热能以超低品位废热（温度低于200摄氏度）的形式散发到了环境中。因此，收集超低品位热能并对其进行利用对于能源可持续发展具有重要的意义。热电效应（又称塞贝克效应）使得超低品位热能直接转换为电能成为可能。根据载流子的类型，目前广泛被研究的热电材料可以被分为电子型和离子型。离子型热电材料的塞贝克系数通常比电子型高出1-2个数量级，这意味着在同等的温差条件下离子型热电材料能产生更大的热电压，因此近两年离子型热电材料受到广泛关注。目前的研究表明，增加阴阳离子的热扩散差异是提升离子型热电材料塞贝克系数的有效方式之一，但是离子属性与塞贝克系数之间的耦合关系尚不明确。

示意图显示了离子-聚合物相互作用以及离子在PEDOT:PSS离子导体中的热扩散过程。（a）具有正柔软度参数的阳离子和（b）具有负柔软度参数的阳离子。

重庆大学柔性可再生能源材料与器件团队（La FREMD）与新加坡国立大学欧阳建勇团队合作，通过系统研究七种水溶性氯盐和PEDOT:PSS形成的离子导体，揭示了阳离子柔软度参数（softness parameter）对离子型塞贝克系数的影响规律。由于柔软度参数值大小的不同，氯盐中的阳离子与PSS上的磺酸基团的结合能力不同，造成了阳离子的热扩散受到的限制程度不同。该工作展示了离子塞贝克系数可在-9.63 mV/K到+3.07 mV/K的大范围内调节，从而在同一材料体系中获得n型或p型的离子型热电材料，突出了离子属性的重要性。相关成果以“Cation effect of inorganic salts on ionic Seebeck coefficient”为题发表在自然指数期刊《Applied Physics Letters》（DOI：10.1063/5.0043498）上，并被选为Editor’s Pick在期刊主页亮点报道。重庆大学孙宽研究员为通讯作者，硕士生舒悦和青年教师George Omololu Odunmbaku博士为共同第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校项目以及低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室的资助。

论文链接：https://aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0043498

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