這項(xiàng)研究證明了半導(dǎo)體單壁碳納米管(SWCNTs)具有極高的潛力成為高效熱電發(fā)電機(jī)的主要材料，而不是僅僅成為一種包含碳納米管和聚合物的“復(fù)合”熱電材料的組成部分。新能源與環(huán)境科學(xué)論文中概述了這一發(fā)現(xiàn)，從摻雜的半導(dǎo)體單壁碳納米管薄膜中發(fā)現(xiàn)了高的n和p型熱電功率因子。

NREL的化學(xué)和材料科學(xué)與技術(shù)中心的資深科學(xué)家，同時也是安德魯·弗格森的論文的作者Jeffrey Blackburn說:“這樣做有一些固有的優(yōu)勢?！?這些優(yōu)勢包括通過溶液加工的半導(dǎo)體，其產(chǎn)品質(zhì)輕、靈活而且制造成本低廉。NREL的其他作者還有Bradley MacLeod，Rachelle Ihly，Zbyslaw Owczarczyk和Katherine Hurst。NREL的作者還與丹佛大學(xué)的合作者和位于北卡羅來納州夏洛特的國際Thermodyne公司的有合作關(guān)系。

Ferguson是化學(xué)和材料科學(xué)技術(shù)中心的資深科學(xué)家，他說，將SWCNT應(yīng)用于面料可以為“可穿戴”個人電子產(chǎn)品提供一個重要的功能。半導(dǎo)體可以通過捕獲體熱并將其轉(zhuǎn)換成電能，從而為嵌入在衣服中的便攜式電子設(shè)備或傳感器供電。 

Blackburn和Ferguson去年發(fā)表了兩篇關(guān)于SWCNTs的論文，而新的研究則建立在他們早期的研究基礎(chǔ)上。在Nature雜志能源期刊上發(fā)表的第一篇論文講述了SWCNTs對熱電應(yīng)用的潛在影響，但是在這項(xiàng)研究中所制備的薄膜保留了大量的絕緣聚合物。發(fā)表在ACS能源期刊的第二篇論文表明，從典型的SWNCT薄膜中去除這種“分選”聚合物可以改善熱電性能。

最新發(fā)表的文章表示，從所有SWCNT初始材料中去除聚合物有助于提高熱電性能，這一做法也利于電荷載流子穿過半導(dǎo)體。研究表明，在摻雜了正電荷或負(fù)電荷載體的情況下，相同的SWCNT薄膜具有相同的性能。這兩種類型的材料——分別稱為p型和n型腿，其產(chǎn)生都需要在熱電裝置中產(chǎn)生足夠的功率。半導(dǎo)體聚合物是另一種被大量研究的有機(jī)熱電材料，通常其產(chǎn)生的n型材料比p型材料的性能要差得多。事實(shí)上，SWCNT薄膜可以使p型和n型腿從同一材料中脫離出來，且具有相同的性能，這意味著每條腿的電流本身就是平衡的，從而可以簡化設(shè)備的制造。最好的材料的性能指標(biāo)超過了通過目前最先進(jìn)的溶液加工所得半導(dǎo)體聚合物有機(jī)熱電材料。

Ferguson說：“在傳統(tǒng)的熱電材料中，你必須要有一件是p型的，一件是n型的，然后才能把它們組裝成一個器件。而現(xiàn)在我們用單一的材料就能夠制造這種器件。”