低濃度選擇性溶劑化：離子熱電材料性能提升的新路徑

離子熱電材料因結(jié)構(gòu)簡單、可加工性強(qiáng)、熱導(dǎo)率低等優(yōu)勢，在可穿戴熱管理、分布式余熱利用、低溫?zé)崮苁占腿嵝詡鞲衅骷阮I(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力。然而，純離子液體內(nèi)部較強(qiáng)的庫侖相互作用、高黏度和復(fù)雜的離子締合作用，嚴(yán)重限制了陰陽離子的擴(kuò)散速率，削弱了二者在溫度梯度下的遷移率差異，從而抑制了熱電勢的有效建立與積累。如何在保持液體體系固有優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化離子輸運(yùn)行為并提升Seebeck系數(shù)，成為當(dāng)前研究的核心難題。

近日，西安交通大學(xué)劉向陽研究團(tuán)隊提出了一項創(chuàng)新性解決方案：采用高極性有機(jī)溶劑稀釋離子液體，通過低濃度策略削弱離子間束縛并放大離子遷移差異。該研究為液體熱電材料的優(yōu)化設(shè)計提供了新的理論和實驗依據(jù)。

研究人員選擇了1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺鹽([EMIM][DCA])和1-己基-3-甲基咪唑二氰胺鹽([HMIM][DCA])兩種離子液體，并引入二甲基亞砜(DMSO)、乙醇和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)三種極性溶劑，在0.1至0.7 M濃度范圍內(nèi)系統(tǒng)研究了13組低濃度二元體系的熱電行為。

實驗結(jié)果顯示，隨著離子液體濃度升高，Seebeck系數(shù)呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，并在0.5 M濃度處達(dá)到峰值。其中，0.5 M [EMIM][DCA]+DMSO體系表現(xiàn)最為優(yōu)異，其Seebeck系數(shù)達(dá)到3.11 ± 0.133 mV/K，是純[EMIM][DCA]的4.2倍。研究還發(fā)現(xiàn)，較短鏈、較小且不對稱程度適宜的陽離子更有利于建立有效的離子遷移差異。

綜上所述，這項研究提出的基于低濃度離子液體與偶極非質(zhì)子溶劑二元混合物的選擇性溶劑化策略，為液體熱電材料體系的設(shè)計與后續(xù)器件集成提供了重要的科學(xué)參考。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.renene.2026.125493

原文作者：

Jimin Xu, Zhenhui Chen, Sa Xue, Maogang He, and Xiangyang Liu

DOI: 10.1016/j.renene.2026.125493