Polymermischung erzeugt ultraempfindlichen Wärmesensor

Es wurde ein hochempfindlicher Wärmesensor entwickelt, der darauf basiert, dass bestimmte Materialien thermoelektrisch sind. Die Elektronen in einem thermoelektrischen Material bewegen sich von der kalten Seite zur warmen Seite, wenn zwischen den beiden Seiten eine Temperaturdifferenz entsteht und eine Spannungsdifferenz entsteht. In diesem Projekt haben Forscher ein thermoelektrisches Material entwickelt, das Ionen als Ladungsträger anstelle von Elektronen verwendet, und der Effekt ist 100-mal größer.

Ein thermoelektrisches Material, das Elektronen verwendet, kann 100 µV/K (Mikrovolt pro Kelvin) entwickeln, verglichen mit 10 mV/K aus dem neuen Material. Das Signal ist somit 100-mal stärker und ein kleiner Temperaturunterschied ergibt ein starkes Signal.

Das neue Material ist ein Elektrolyt, der aus einem Gel mehrerer ionischer Polymere besteht. Einige der Komponenten sind Polymere vom p-Typ, in denen positiv geladene Ionen den Strom tragen. Es wurde ein hochleitfähiges Polymergel vom n-Typ entdeckt, in dem negativ geladene Ionen den Strom tragen. Bisher waren nur sehr wenige solcher Materialien verfügbar.

Mithilfe früherer Ergebnisse aus der Arbeit mit Elektrolyten für gedruckte Elektronik haben die Forscher nun das erste gedruckte thermoelektrische Modul mit verknüpften n- und p-Beinen entwickelt, bei dem die Anzahl der Beinverbindungen bestimmt, wie stark ein Signal erzeugt wird. Basierend auf den unterschiedlichen und komplementären Polymeren haben die Wissenschaftler im Siebdruckverfahren einen hochempfindlichen Wärmesensor hergestellt. Der Wärmesensor hat die Fähigkeit, einen winzigen Temperaturunterschied in ein starkes Signal umzuwandeln:Ein Modul mit 36 ​​verbundenen Zweigen liefert 0,333 V für einen Temperaturunterschied von 1 K.