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  可將熱能轉換為電能的有機熱電材料具有重量輕、柔性高和可溶解法加工等優點，是具有代表性的新興能源技術，在工業廢熱回收、空間溫差發電等相關應用中迸發出巨大的發展潛力。目前，大量的研究工作主要集中在p-型高分子熱電材料研究，已有多個材料實現了電導率（σ）超過2000 S cm^-1和功率因子（PF）超過300 μW m^-1 K^-2。然而，n-型高分子熱電材料的研究顯著滯后，這主要歸因于缺乏強缺電子基元來構建性能優異的n-型高分子半導體熱電材料。通過材料科學家的不斷努力，目前已開發了系列n-型高分子熱電材料體系，但這些材料體系還面臨σ和PF不夠高，可選用的材料種類較少等不足。在器件制備方面，目前主要采用旋涂成膜方法對材料性能進行表征，不利于大面積商業化制備，成為有機熱電發展面臨的另一大挑戰。因此，為了推動有機熱電發展，材料研發和器件工藝優化是目前亟需考慮的兩大關鍵科學問題。

圖1 （a）雙噻吩酰亞胺、并環雙噻吩酰亞胺二聚體及雙氰基化并環雙噻吩酰亞胺二聚體的DFT計算結果。（b）PCNI2-V、PCNI2-T和PCNI2-BTI的結構示意圖。（c）三個高分子在薄膜狀態下的紫外-可見吸收光譜圖。（d）三個高分子的能級示意圖。（e）基于旋涂PCNI2-BTI的有機薄膜晶體管器件轉移曲線圖。

圖2 （a）N-DMBI摻雜高分子薄膜的紫外-可見-近紅外吸收光譜圖。基于旋涂法制備的高分子薄膜（b）電導率和（c）功率因子隨N-DMBI摻雜比例變化示意圖。（d）刮涂法制備的摻雜高分子薄膜示意圖。（e）基于刮涂法制備的PCNI2-BTI薄膜電導率、Seebeck系數和功率因子隨N-DMBI摻雜比例變化示意圖。

圖3. 高分子薄膜的2D-GIWAXS圖像:（a-c）旋涂法制備的薄膜和（d-f）刮涂法制備的薄膜。（g）譜線輪廓圖。（h-j）偏光顯微鏡和原子力顯微鏡（內圖）圖像：（h-j）旋涂法制備的薄膜和（k-m）刮涂法制備的薄膜。通過（n）旋涂法和（o）刮涂法制備的高分子聚集態示意圖。

該成果以“Cyano-Functionalized Fused Bithiophene Imide Dimer-Based n-Type polymers for High-Performance Organic Thermoelectrics”為題發表在《Advanced Materials》上。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202210847

  郭旭崗教授團隊主頁：https://faculty.sustech.edu.cn/guoxg

  王剛教授團隊主頁：https://cmse.dhu.edu.cn/2020/0113/c14707a237174/page.htm