相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)基于2016年3月18日向韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2016-0032734號(hào)并要求該申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，所述申請(qǐng)的公開內(nèi)容全部并入本文以供參考。

本公開內(nèi)容涉及柔性熱電元件及其制造方法，且更具體地涉及通過折疊包括p型材料和n型材料的柔性熱電元件以形成模塊而改進(jìn)加工特性且減小在接觸高溫部和低溫部的部位的接觸阻力。

背景技術(shù)：

一般而言，基于有機(jī)材料的熱電元件形成為膜類型，并具有數(shù)十納米到數(shù)十微米的厚度。并且，熱電元件在平面內(nèi)方向上具有優(yōu)異的熱電性能，且當(dāng)在膜的平面內(nèi)方向上設(shè)有溫度梯度時(shí)發(fā)電。由于熱電元件在平面外方向上具有較薄的厚度，因此實(shí)施熱平衡且不出現(xiàn)溫度梯度。因此，對(duì)于熱電元件來說發(fā)電是困難的。

在根據(jù)相關(guān)技術(shù)的熱電元件中，如圖1所示，為了實(shí)施實(shí)際系統(tǒng)中高輸出的發(fā)電，熱電元件30應(yīng)以高密度重復(fù)設(shè)置在高溫部10和低溫部20之間。例如，元件通過交替設(shè)置n型和p型熱電元件彼此串聯(lián)地電連接。

然而，根據(jù)相關(guān)技術(shù)，由于連接各個(gè)熱電元件以及粘結(jié)材料40的電極50形成在熱電元件與高溫部和低溫部之間，因此在電流流動(dòng)通道中出現(xiàn)電極界面阻力，在因熱沖擊等的界面分離或開裂發(fā)生期間電阻增加或功率快速減少，從而引起故障。進(jìn)一步，當(dāng)具有約數(shù)十微米至約數(shù)十納米的厚度的膜被去除以對(duì)齊(align)且各個(gè)膜彼此接觸時(shí)，加工特性出現(xiàn)較大損失且成本增加。相應(yīng)地，基于熱電元件的配置可能無法制成在豎直方向上具有約100微米的厚度的膜，且即使膜在豎直方向上豎直安置，操作損失也增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開內(nèi)容提供柔性熱電元件及其制造方法。具體地，柔性熱電元件及其制造方法可改進(jìn)加工特性并減小接觸高溫部和低溫部的部位的接觸阻力。例如，可包括p型材料和n型材料的柔性熱電元件可配置成折疊形成模塊。

根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，柔性熱電元件可包括設(shè)置在高溫部和低溫部之間的熱電元件。熱電元件可具有以預(yù)定的間隔形成的多個(gè)p型材料和n型材料且可在p型材料區(qū)間和n型材料區(qū)間折疊以形成折疊構(gòu)件。進(jìn)一步，絕緣填料可涂覆在折疊的p型材料和n型材料之間。

配置成傳遞熱的連接高溫部和熱電元件的粘結(jié)材料可形成在高溫部和熱電元件的折疊構(gòu)件之間。連接低溫部和熱電元件以允許熱傳遞的粘結(jié)材料可形成在低溫部和熱電元件的折疊構(gòu)件之間。多個(gè)粘結(jié)材料可形成在熱電元件的各個(gè)折疊構(gòu)件處。絕緣填料可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡膠基材料和聚合物基材料形成。粘結(jié)材料可由環(huán)氧樹脂(epoxy)或陶瓷基絕緣粘結(jié)物質(zhì)形成。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實(shí)施方式，柔性熱電元件可包括多個(gè)絕緣填料，其在高溫部和低溫部上形成為以預(yù)定的間隔彼此間隔開。進(jìn)一步，熱電元件可在高溫部和低溫部之間在水平方向上一體地形成從而以預(yù)定間隔包括多個(gè)p型材料和n型材料。特別地，當(dāng)對(duì)高溫部和低溫部加壓時(shí)，熱電元件可設(shè)置在絕緣填料之間。

根據(jù)本公開內(nèi)容的另一示例性實(shí)施方式，用于制造柔性熱電元件的方法可包括使具有包括p型和n型的帶式柔性結(jié)構(gòu)的熱電元件彎曲?？蓪?duì)彎曲的熱電元件的一部分進(jìn)行溶劑處理以一體地形成p型材料區(qū)間和n型材料區(qū)間。使具有一體地形成的p型材料區(qū)間和n型材料區(qū)間的熱電元件平面化。絕緣填料可部分涂覆在平面化的熱電元件的p型材料和n型材料之間。經(jīng)涂覆的熱電元件可在p型材料區(qū)間和n型材料區(qū)間折疊。折疊的熱電元件可設(shè)置在高溫部和低溫部之間。

進(jìn)一步，絕緣填料可形成在p型材料的表面和n型材料的表面上。絕緣填料可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡膠基材料和聚合物基材料形成。配置成提供傳熱通道的粘結(jié)材料可形成在折疊的熱電元件與高溫部和低溫部之間。粘結(jié)材料可由環(huán)氧樹脂或陶瓷基絕緣粘結(jié)物質(zhì)形成。

附圖說明

根據(jù)以下具體實(shí)施方式且結(jié)合附圖，本公開內(nèi)容的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。

圖1是示出根據(jù)相關(guān)技術(shù)的熱電元件的示例性橫截面視圖；

圖2是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的柔性熱電元件的示例性橫截面視圖；

圖3是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于制造柔性熱電元件的方法的示例性流程圖；

圖4是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于制造柔性熱電元件的方法中形成熱電元件的操作的示例性視圖；且

圖5是示出根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的用于制造柔性熱電元件的方法中形成熱電元件的操作的另一實(shí)例的示例性視圖。

附圖中每個(gè)元件的附圖標(biāo)記

10：高溫部

20：低溫部

100：熱電元件

110：p型材料

120：n型材料

130：絕緣填料

140：粘結(jié)材料

具體實(shí)施方式

在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式。應(yīng)該注意的是，在對(duì)每個(gè)附圖的部件給出附圖標(biāo)記時(shí)，相同的部件即使在不同的附圖中示出也將由相同的附圖標(biāo)記表示。進(jìn)一步，在描述本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式時(shí)，在可能不必要地使對(duì)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式的理解模糊的情況下，將不詳細(xì)描述公知的構(gòu)造或功能。

本文所用的術(shù)語僅出于描述特定的示例性實(shí)施方式的目的，且并非意在限制本公開內(nèi)容。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)、一種”和“該”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中清楚指明。還可以理解的是，在說明書中使用的術(shù)語“包括”和/或“包含”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)目的任何和所有組合。例如，為了使本發(fā)明的描述更清楚，不相關(guān)的部件未示出，且為了清晰起見，層和區(qū)的厚度被放大。進(jìn)一步，當(dāng)陳述一層在另一層或基底“上”時(shí)，該層可直接在另一層或基底上或第三層可設(shè)置于其間。

除非特別說明或從上下文明顯得到，否則本文所用的術(shù)語“約”理解為在本領(lǐng)域的正常容許范圍內(nèi)，例如在均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)?！凹s”可以理解為在所述數(shù)值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％內(nèi)。除非另外從上下文清楚得到，本文提供的所有數(shù)值都由術(shù)語“約”修飾。

應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語包括通常的機(jī)動(dòng)車，例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(suv)、公共汽車、卡車、各種商務(wù)車的客車，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車、電動(dòng)車、燃燒插入式混合動(dòng)力電動(dòng)車、氫動(dòng)力車和其它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。

根據(jù)本公開內(nèi)容的柔性熱電元件可包括設(shè)置在高溫部10和低溫部20之間的熱電元件100，其配置成折疊以包括p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間。絕緣填料130可涂覆在折疊的區(qū)間之間，如圖2所示。熱電元件100可以形成為柔性帶結(jié)構(gòu)且可形成在作為熱源結(jié)構(gòu)的高溫部10和低溫部20之間。例如，熱電元件100可包括以預(yù)定的間隔形成的多個(gè)p型材料110和n型材料120，且可在p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間中折疊以形成多個(gè)折疊構(gòu)件。

進(jìn)一步，具有低熱導(dǎo)率的絕緣填料130可涂覆在折疊的p型材料110和n型材料120之間以使熱電元件100的p型材料110和n型材料120絕緣。絕緣填料130可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡膠基材料和聚合物基材料形成。

此外，粘結(jié)材料140可設(shè)置或涂覆在高溫部10和熱電元件100的折疊構(gòu)件之間以使高溫部10和熱電元件100彼此連接且可形成傳熱通道以提供熱傳遞。進(jìn)一步，粘結(jié)材料140可形成在低溫部20和熱電元件100的折疊構(gòu)件之間以使低溫部20和熱電元件100彼此連接且可配置成提供熱傳遞。換句話說，可形成多個(gè)粘結(jié)材料140以設(shè)置到熱電元件100的各個(gè)折疊構(gòu)件。此外，粘結(jié)材料140可由環(huán)氧樹脂和陶瓷基絕緣粘結(jié)物質(zhì)形成。

此外，根據(jù)本公開內(nèi)容，如圖5所示，當(dāng)多個(gè)絕緣填料130在高溫部10和低溫部20上形成為以預(yù)定的間隔彼此間隔開時(shí)，可將熱電元件100一體水平地形成在高溫部10和低溫部20之間，從而以預(yù)定間隔包括多個(gè)p型材料110和n型材料120。因此，當(dāng)將外力施加到高溫部10和低溫部20時(shí)，熱電元件100可插入到絕緣填料130之間。

換句話說，柔性熱電元件也可通過對(duì)平面化的熱電元件100加壓的方法形成以一體地包括p型材料110和n型材料120。例如，平面化的熱電元件可插入到在高溫部10和低溫部20上形成的絕緣填料130之間，從而當(dāng)絕緣填料130在作為熱源結(jié)構(gòu)的高溫部10和低溫部20上形成為以預(yù)定的間隔彼此間隔開時(shí)插入到絕緣填料130之間。

根據(jù)本公開內(nèi)容，當(dāng)熱電元件100設(shè)置在高溫部10和低溫部20之間時(shí)，熱電元件100可包括以預(yù)定間隔形成的多個(gè)p型材料110和n型材料120，且可在p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間中折疊以形成折疊構(gòu)件。絕緣填料130可涂覆在折疊的p型材料110和n型材料120之間，且粘結(jié)材料140可形成在熱電元件100與高溫部10和低溫部20之間。例如，熱電元件100可與高溫部10和低溫部20連接以傳遞熱且配置成同時(shí)通過熱電元件100傳遞電流。因此，當(dāng)界面出現(xiàn)異常時(shí)，可以進(jìn)行熱傳遞且電力流動(dòng)可不受影響。

根據(jù)本公開內(nèi)容的用于制造柔性熱電元件的方法可包括使p型或n型熱電元件100彎曲(s10)，對(duì)熱電元件100的一部分進(jìn)行溶劑處理(s20)以形成p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間，使熱電元件100平面化(s30)，在p型材料110和n型材料120之間部分涂覆絕緣填料130(s40)，折疊熱電元件100(s50)，以及在高溫部10和低溫部20之間設(shè)置折疊的熱電元件100(s60)。此外，關(guān)于柔性熱電元件的內(nèi)容參考圖2。

具有包括p型和n型的帶式柔性結(jié)構(gòu)的熱電元件100可彎曲以在多個(gè)區(qū)間形成彎曲(s10)。彎曲的熱電元件100的一部分可浸入溶劑處理溶液中以改變類型，從而通過溶劑處理使浸入溶劑處理溶液中的該部分材料變形(s20)。因此，可一體地形成p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間?？墒咕哂幸惑w地形成(s20)的p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間的熱電元件100平面化(s30)。

絕緣填料130可部分地涂覆在平面化的熱電元件100的p型材料110和n型材料120之間。特別地，絕緣填料130可形成在p型材料100的表面和n型材料120的表面上(s40)，以在熱電元件100折疊為如下所述(s50)時(shí)使熱電元件100的p型材料110和n型材料120絕緣。此外，絕緣填料130可由玻璃基材料、陶瓷基材料、橡膠基材料和聚合物基材料形成以改進(jìn)絕緣特性。涂覆的熱電元件100(s40)可在p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間折疊(s50)。

折疊的熱電元件100(s50)可設(shè)置在高溫部10和低溫部20之間以形成柔性熱電元件100。同時(shí)，作為傳熱通道，粘結(jié)材料140可形成在折疊的熱電元件100與高溫部10和低溫部20之間(s60)。換句話說，粘結(jié)材料140可由環(huán)氧樹脂和陶瓷基絕緣粘結(jié)物質(zhì)形成。因此，可以改進(jìn)熱電元件100與高溫部10和低溫部20之間的粘結(jié)特性且同時(shí)促進(jìn)熱傳遞。

進(jìn)一步，在根據(jù)本公開內(nèi)容的用于制造柔性熱電元件的方法中，如圖5所示，柔性熱電元件也可通過對(duì)平面化的熱電元件100加壓的方法形成，以一體地包括p型材料110和n型材料120，同時(shí)插入到在高溫部10和低溫部20上形成的絕緣填料130之間以便插入到絕緣填料130之間。即，絕緣填料130在作為熱源結(jié)構(gòu)的高溫部10和低溫部20上形成為以預(yù)定的間隔彼此間隔開。

根據(jù)本公開內(nèi)容，當(dāng)熱電元件100設(shè)置在高溫部10和低溫部20之間時(shí)，熱電元件100可包括以預(yù)定的間隔形成的多個(gè)p型材料110和n型材料120，且可在p型材料110區(qū)間和n型材料120區(qū)間中折疊以形成折疊構(gòu)件。絕緣填料130可涂覆在折疊的p型材料110和n型材料120之間。由于模塊可通過折疊包括p型材料110和n型材料120的柔性熱電元件100來配置，因此在接觸高溫部10和低溫部20的部位可省略熱電元件的單獨(dú)切割和對(duì)齊。例如，熱接觸可通過移除電接觸操作而形成以減小接觸阻力，且可改進(jìn)輸出和加工特性。由于p型材料110和n型材料120的基礎(chǔ)材料類似，因此可防止因兩種材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的損壞，且可以增加耐久性和穩(wěn)定性。

如上所述，根據(jù)本公開內(nèi)容的示例性實(shí)施方式，由于模塊通過折疊包括p型材料和n型材料的柔性熱電元件來配置，因此在與高溫部和低溫部接觸的部位可省略熱電元件的單獨(dú)切割和對(duì)齊。熱接觸可通過移除電接觸操作而形成以減小接觸阻力，且可改進(jìn)輸出和加工特性。由于p型材料和n型材料的基礎(chǔ)材料類似，因此可防止因兩種材料之間的熱膨脹系數(shù)的差異引起的損壞，從而使得可以增加耐久性和穩(wěn)定性。

在上文中，盡管已經(jīng)參考示例性實(shí)施方式和附圖描述本公開內(nèi)容，但本公開內(nèi)容不限于此，而是在不偏離權(quán)利要求書中所要求保護(hù)的本公開內(nèi)容的精神和范圍的情況下可由本公開內(nèi)容所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行各種修改和變化。