柔性热电元件及其制造方法与流程

相关申请的交叉参考

本申请基于2016年3月18日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0032734号并要求该申请的优先权权益，所述申请的公开内容全部并入本文以供参考。

本公开内容涉及柔性热电元件及其制造方法，且更具体地涉及通过折叠包括p型材料和n型材料的柔性热电元件以形成模块而改进加工特性且减小在接触高温部和低温部的部位的接触阻力。

背景技术：

一般而言，基于有机材料的热电元件形成为膜类型，并具有数十纳米到数十微米的厚度。并且，热电元件在平面内方向上具有优异的热电性能，且当在膜的平面内方向上设有温度梯度时发电。由于热电元件在平面外方向上具有较薄的厚度，因此实施热平衡且不出现温度梯度。因此，对于热电元件来说发电是困难的。

在根据相关技术的热电元件中，如图1所示，为了实施实际系统中高输出的发电，热电元件30应以高密度重复设置在高温部10和低温部20之间。例如，元件通过交替设置n型和p型热电元件彼此串联地电连接。

然而，根据相关技术，由于连接各个热电元件以及粘结材料40的电极50形成在热电元件与高温部和低温部之间，因此在电流流动通道中出现电极界面阻力，在因热冲击等的界面分离或开裂发生期间电阻增加或功率快速减少，从而引起故障。进一步，当具有约数十微米至约数十纳米的厚度的膜被去除以对齐(align)且各个膜彼此接触时，加工特性出现较大损失且成本增加。相应地，基于热电元件的配置可能无法制成在竖直方向上具有约100微米的厚度的膜，且即使膜在竖直方向上竖直安置，操作损失也增加。

技术实现要素：

本公开内容提供柔性热电元件及其制造方法。具体地，柔性热电元件及其制造方法可改进加工特性并减小接触高温部和低温部的部位的接触阻力。例如，可包括p型材料和n型材料的柔性热电元件可配置成折叠形成模块。

根据本公开内容的示例性实施方式，柔性热电元件可包括设置在高温部和低温部之间的热电元件。热电元件可具有以预定的间隔形成的多个p型材料和n型材料且可在p型材料区间和n型材料区间折叠以形成折叠构件。进一步，绝缘填料可涂覆在折叠的p型材料和n型材料之间。

配置成传递热的连接高温部和热电元件的粘结材料可形成在高温部和热电元件的折叠构件之间。连接低温部和热电元件以允许热传递的粘结材料可形成在低温部和热电元件的折叠构件之间。多个粘结材料可形成在热电元件的各个折叠构件处。绝缘填料可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡胶基材料和聚合物基材料形成。粘结材料可由环氧树脂(epoxy)或陶瓷基绝缘粘结物质形成。

根据本公开内容的另一示例性实施方式，柔性热电元件可包括多个绝缘填料，其在高温部和低温部上形成为以预定的间隔彼此间隔开。进一步，热电元件可在高温部和低温部之间在水平方向上一体地形成从而以预定间隔包括多个p型材料和n型材料。特别地，当对高温部和低温部加压时，热电元件可设置在绝缘填料之间。

根据本公开内容的另一示例性实施方式，用于制造柔性热电元件的方法可包括使具有包括p型和n型的带式柔性结构的热电元件弯曲。可对弯曲的热电元件的一部分进行溶剂处理以一体地形成p型材料区间和n型材料区间。使具有一体地形成的p型材料区间和n型材料区间的热电元件平面化。绝缘填料可部分涂覆在平面化的热电元件的p型材料和n型材料之间。经涂覆的热电元件可在p型材料区间和n型材料区间折叠。折叠的热电元件可设置在高温部和低温部之间。

进一步，绝缘填料可形成在p型材料的表面和n型材料的表面上。绝缘填料可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡胶基材料和聚合物基材料形成。配置成提供传热通道的粘结材料可形成在折叠的热电元件与高温部和低温部之间。粘结材料可由环氧树脂或陶瓷基绝缘粘结物质形成。

附图说明

根据以下具体实施方式且结合附图，本公开内容的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

图1是示出根据相关技术的热电元件的示例性横截面视图；

图2是示出根据本公开内容的示例性实施方式的柔性热电元件的示例性横截面视图；

图3是示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于制造柔性热电元件的方法的示例性流程图；

图4是示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于制造柔性热电元件的方法中形成热电元件的操作的示例性视图；且

图5是示出根据本公开内容的示例性实施方式的用于制造柔性热电元件的方法中形成热电元件的操作的另一实例的示例性视图。

附图中每个元件的附图标记

10：高温部

20：低温部

100：热电元件

110：p型材料

120：n型材料

130：绝缘填料

140：粘结材料

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的示例性实施方式。应该注意的是，在对每个附图的部件给出附图标记时，相同的部件即使在不同的附图中示出也将由相同的附图标记表示。进一步，在描述本公开内容的示例性实施方式时，在可能不必要地使对本公开内容的示例性实施方式的理解模糊的情况下，将不详细描述公知的构造或功能。

本文所用的术语仅出于描述特定的示例性实施方式的目的，且并非意在限制本公开内容。如本文所使用的，单数形式“一个、一种”和“该”也意在包括复数形式，除非上下文中清楚指明。还可以理解的是，在说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。例如，为了使本发明的描述更清楚，不相关的部件未示出，且为了清晰起见，层和区的厚度被放大。进一步，当陈述一层在另一层或基底“上”时，该层可直接在另一层或基底上或第三层可设置于其间。

除非特别说明或从上下文明显得到，否则本文所用的术语“约”理解为在本领域的正常容许范围内，例如在均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述数值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非另外从上下文清楚得到，本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。

应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(suv)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、燃烧插入式混合动力电动车、氢动力车和其它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。

根据本公开内容的柔性热电元件可包括设置在高温部10和低温部20之间的热电元件100，其配置成折叠以包括p型材料110区间和n型材料120区间。绝缘填料130可涂覆在折叠的区间之间，如图2所示。热电元件100可以形成为柔性带结构且可形成在作为热源结构的高温部10和低温部20之间。例如，热电元件100可包括以预定的间隔形成的多个p型材料110和n型材料120，且可在p型材料110区间和n型材料120区间中折叠以形成多个折叠构件。

进一步，具有低热导率的绝缘填料130可涂覆在折叠的p型材料110和n型材料120之间以使热电元件100的p型材料110和n型材料120绝缘。绝缘填料130可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡胶基材料和聚合物基材料形成。

此外，粘结材料140可设置或涂覆在高温部10和热电元件100的折叠构件之间以使高温部10和热电元件100彼此连接且可形成传热通道以提供热传递。进一步，粘结材料140可形成在低温部20和热电元件100的折叠构件之间以使低温部20和热电元件100彼此连接且可配置成提供热传递。换句话说，可形成多个粘结材料140以设置到热电元件100的各个折叠构件。此外，粘结材料140可由环氧树脂和陶瓷基绝缘粘结物质形成。

此外，根据本公开内容，如图5所示，当多个绝缘填料130在高温部10和低温部20上形成为以预定的间隔彼此间隔开时，可将热电元件100一体水平地形成在高温部10和低温部20之间，从而以预定间隔包括多个p型材料110和n型材料120。因此，当将外力施加到高温部10和低温部20时，热电元件100可插入到绝缘填料130之间。

换句话说，柔性热电元件也可通过对平面化的热电元件100加压的方法形成以一体地包括p型材料110和n型材料120。例如，平面化的热电元件可插入到在高温部10和低温部20上形成的绝缘填料130之间，从而当绝缘填料130在作为热源结构的高温部10和低温部20上形成为以预定的间隔彼此间隔开时插入到绝缘填料130之间。

根据本公开内容，当热电元件100设置在高温部10和低温部20之间时，热电元件100可包括以预定间隔形成的多个p型材料110和n型材料120，且可在p型材料110区间和n型材料120区间中折叠以形成折叠构件。绝缘填料130可涂覆在折叠的p型材料110和n型材料120之间，且粘结材料140可形成在热电元件100与高温部10和低温部20之间。例如，热电元件100可与高温部10和低温部20连接以传递热且配置成同时通过热电元件100传递电流。因此，当界面出现异常时，可以进行热传递且电力流动可不受影响。

根据本公开内容的用于制造柔性热电元件的方法可包括使p型或n型热电元件100弯曲(s10)，对热电元件100的一部分进行溶剂处理(s20)以形成p型材料110区间和n型材料120区间，使热电元件100平面化(s30)，在p型材料110和n型材料120之间部分涂覆绝缘填料130(s40)，折叠热电元件100(s50)，以及在高温部10和低温部20之间设置折叠的热电元件100(s60)。此外，关于柔性热电元件的内容参考图2。

具有包括p型和n型的带式柔性结构的热电元件100可弯曲以在多个区间形成弯曲(s10)。弯曲的热电元件100的一部分可浸入溶剂处理溶液中以改变类型，从而通过溶剂处理使浸入溶剂处理溶液中的该部分材料变形(s20)。因此，可一体地形成p型材料110区间和n型材料120区间。可使具有一体地形成(s20)的p型材料110区间和n型材料120区间的热电元件100平面化(s30)。

绝缘填料130可部分地涂覆在平面化的热电元件100的p型材料110和n型材料120之间。特别地，绝缘填料130可形成在p型材料100的表面和n型材料120的表面上(s40)，以在热电元件100折叠为如下所述(s50)时使热电元件100的p型材料110和n型材料120绝缘。此外，绝缘填料130可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡胶基材料和聚合物基材料形成以改进绝缘特性。涂覆的热电元件100(s40)可在p型材料110区间和n型材料120区间折叠(s50)。

折叠的热电元件100(s50)可设置在高温部10和低温部20之间以形成柔性热电元件100。同时，作为传热通道，粘结材料140可形成在折叠的热电元件100与高温部10和低温部20之间(s60)。换句话说，粘结材料140可由环氧树脂和陶瓷基绝缘粘结物质形成。因此，可以改进热电元件100与高温部10和低温部20之间的粘结特性且同时促进热传递。

进一步，在根据本公开内容的用于制造柔性热电元件的方法中，如图5所示，柔性热电元件也可通过对平面化的热电元件100加压的方法形成，以一体地包括p型材料110和n型材料120，同时插入到在高温部10和低温部20上形成的绝缘填料130之间以便插入到绝缘填料130之间。即，绝缘填料130在作为热源结构的高温部10和低温部20上形成为以预定的间隔彼此间隔开。

根据本公开内容，当热电元件100设置在高温部10和低温部20之间时，热电元件100可包括以预定的间隔形成的多个p型材料110和n型材料120，且可在p型材料110区间和n型材料120区间中折叠以形成折叠构件。绝缘填料130可涂覆在折叠的p型材料110和n型材料120之间。由于模块可通过折叠包括p型材料110和n型材料120的柔性热电元件100来配置，因此在接触高温部10和低温部20的部位可省略热电元件的单独切割和对齐。例如，热接触可通过移除电接触操作而形成以减小接触阻力，且可改进输出和加工特性。由于p型材料110和n型材料120的基础材料类似，因此可防止因两种材料之间的热膨胀系数的差异引起的损坏，且可以增加耐久性和稳定性。

如上所述，根据本公开内容的示例性实施方式，由于模块通过折叠包括p型材料和n型材料的柔性热电元件来配置，因此在与高温部和低温部接触的部位可省略热电元件的单独切割和对齐。热接触可通过移除电接触操作而形成以减小接触阻力，且可改进输出和加工特性。由于p型材料和n型材料的基础材料类似，因此可防止因两种材料之间的热膨胀系数的差异引起的损坏，从而使得可以增加耐久性和稳定性。

在上文中，尽管已经参考示例性实施方式和附图描述本公开内容，但本公开内容不限于此，而是在不偏离权利要求书中所要求保护的本公开内容的精神和范围的情况下可由本公开内容所属领域的技术人员进行各种修改和变化。