Op weg naar additive manufacturing van flexibele thermo-elektrische energie-oogst-componenten: performantieverhoging door laser-sintering-gebaseerde nano-structurering

Thermo-elektrische componenten (TEC’s) kunnen elektrische energie uit afvalwarmte halen en zo bijdragen aan het verkleinen van onze ecologische voetafdruk. Ze maken ook actieve verwarming en koeling mogelijk. De hoge kost/efficiëntie-verhouding van de huidige TEC's belemmert echter het wijdverbreide gebruik ervan. Om de efficiëntie van TEC's te verhogen, zijn materialen met een hoge elektrische / lage thermische geleidbaarheid nodig. Micro- / nanostructurering heeft het potentiaal om de thermische geleidbaarheid te verlagen zonder de elektrische geleidbaarheid significant te verminderen, waardoor de TEC-efficiëntie verhoogd kan worden. In dit project stellen we de ontwikkeling voor van flexibele anorganische TEC-onderdelen met controleerbare morfologie, door middel van selectieve lasersintering van bindmiddel/TE-nanopoeder-samenstellingen afgezet op plastiekfolie. De thermische / elektrische geleidbaarheid en Seebeck-coëfficiënt van de gedrukte materialen zullen in verschillende richtingen worden gecorreleerd met hun morfologie, waarbij we streven naar porositeit en textuur om de TE-performantie te optimaliseren. Gebruik van additive manufacturing (AM) zal ons in staat stellen TECs op flexibele substraten te fabriceren, wat de weg vrijmaakt voor grote en flexibele TE-generatoren. Deze functies, samen met de lage kost van AM, zullen de toepasbaarheid van TE-apparaten uitbreiden tot ver buiten hun traditionele toepassingen.

Trefwoorden:Thermoelectrics, Transport properties, Selective laser sintering, Flexible electronics, 3D printing

Disciplines:Functionele materialen, Materiaalverwerking, Energieconversie, Microfabricage en -productie, Elektronische (transport)eigenschappen, Niet-elektronische en thermische transporteigenschappen