Impressão de materiais de base polimérica para aplicações termoelétricas

Abstract

Vivemos numa rápida revolução decorrente da quantidade de energia que é produzida e consumida tanto na nossa vida quotidiana como na indústria, tornando de grande importância a sustentabilidade dos sistemas de geração de energia. O desenvolvimento da energia termoelétrica está entre as tecnologias mais estudadas, contudo, a eficiência e a produção desta energia é limitada, em relação a outras formas de gerar energia elétrica a partir de fontes renováveis, como a hídrica ou a solar. Compósitos desenvolvidos a partir de materiais termoelétricos e/ou condutores numa matriz polimérica isoladora têm sido bastante estudados devido a sua variação na resposta elétrica e térmica do compósito, assim como as suas excelentes propriedades mecânicas. O uso de compósitos baseados nas matrizes poliméricas apresentam novas perspetivas para uma ampla gama de aplicações. Este trabalho com o tema “Impressão de materiais de base polimérica para aplicações termoelétricas”, relata o desenvolvimento de nanocompósitos de base polimérica com potencial aplicabilidade na área dos materiais termoelétricos. Os nanocompósitos são compostos pelo termoplástico poli (fluoreto de vinilideno), “PVDF” do inglês poly (vinylidene fluoride), e o termoplástico elastómero estireno-butadieno/etileno-estireno, “SEBS”, do inglês, styrene ethylene/butylene-styrene. Como reforço termoelétrico são usadas as partículas de sulfeto de bismuto, Bi2S3, o telureto de bismuto, Bi2Te3, e o antimónio de telúrio, Sb2Te3. Estas partículas são usadas como tipo n e p. Além disso, apresenta a correlação entre a resistividade elétrica e o efeito termoelétrico, para os diferentes compósitos. A matriz polimérica desempenha uma excelente função nas propriedades mecânicas. A inclusão dos nanomateriais permite modificar as propriedades mecânicas, térmicas e elétricas. A partir do método de impressão por serigrafia, poder-se-á obter materiais microgeradores de energia elétrica a partir do efeito termoelétrico.

We are experiencing a rapid revolution arising from the amount of energy that is produced and consumed both in our daily life and in industry, making the sustainability of energy systems of great importance. The development in thermoelectric energy is among the most studied technologies, however, the efficiency and energy production are limited, compared to other energy harvesting devices, such as the hydroelectric or solar electrical energy generation. Composites developed by conducting materials in a non-conducting matrix have been studied extensively due to their variation in the electrical response of the composite. The use of composites based on polymeric matrices presented new perspectives in the analysis of the behavior of materials. This work with the theme “Printing of polymer-based materials for thermoelectric applications”, reports the development of nanocomposites with potential application in the development of thermoelectric generators. The nanocomposites are based on the thermoplastic poly (vinylidene fluoride), "PVDF", and the thermoplastic elastomer styrene-butadiene/ethylene styrene, "SEBS". As reinforce materials were used the bismuth sulfide, Bi2S3, the bismuth telluride, Bi2Te3, and the antimony telluride, Sb2Te3. Therefore, these fillers are type n and p. The polymer matrix plays a good role in providing mechanical properties and the nanofillers allow to tune the mechanical, thermal and electrical conductivity. Those materials will allow the development of printable thermoelectric devices.