ГНУЧКІ ТЕРМОЕЛЕКТРИЧНІ МАТЕРІАЛИ З ЙОДИДОМ МІДІ  НА ТЕКСТИЛЬНИХ ДІЕЛЕКТРИЧНИХ ПІДКЛАДКАХ  ДЛЯ ЖИВЛЕННЯ НОСИМОЇ ЕЛЕКТРОНІКИ

doi:10.26565/2222-5617-2025-43-04

Н. П. Клочко Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", вул. Кирпичова, 2, 61002 Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-0852-4373
В. А. Барбаш Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Берестейський проспект, 37, 03056 Київ, Україна https://orcid.org/0000-0002-7933-6038
С. І. Петрушенко Technical University of Liberec, Studentská 1402/2, 46117 Liberec, Czech Republic https://orcid.org/0000-0002-7727-9527
С. В. Дукаров Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, 61022 Харків, Україна https://orcid.org/0000-0002-3527-3661
Р. В. Сухов Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, 61022 Харків, Україна https://orcid.org/0000-0001-6952-6332
О. В. Ященко Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського", Берестейський проспект, 37, 03056 Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-3716-8707

DOI: https://doi.org/10.26565/2222-5617-2025-43-04

Ключові слова: термоелектрики, нанокомпозит, йодид міді, наноцелюлоза, модифікований текстиль

Анотація

У роботі виконано аналіз результатів дослідження термоелектричних властивостей шарів йодиду міді, осаджених на гнучкі діелектричні підкладки, виготовлені з різних тканинних матеріалів. Основним об’єктом вивчення стали плівкові системи на основі йодиду міді, які отримували методом хімічного синтезу SILAR. Таке осадження відбувається з водних розчинів за атмосферного тиску, що забезпечує високу технологічність методу. Зразки, осаджені методом SILAR, було досліджено з використанням методів растрової електронної мікроскопії, аналізу характеристичного рентгенівського випромінювання, UV-VIS спектроскопії, рентгеноструктурного, а також термоелектричного аналізу. Показано, що осадження з водних розчинів дозволяє отримати плівки γ-йодиду міді, які мають внутрішні елементи наноструктури. У таких зразках спостерігається типова для йодиду ширина забороненої зони, що підтверджує отримання напівпровідникових шарів CuI. Окремо показано, що запропонований метод синтезу зразків забезпечує створення композиту, який складається з тканинної основи, шару наноцелюлози та власне йодиду міді. Показано високу ефективність створених структур, які, крім того, зберігають гнучкі властивості. Проаналізовано питання механічної стійкості плівкових систем та розробки методів підвищення їх стійкості до згинання та стирання. Розглянуто методики створення стійких функціональних шарів на поверхні котону та поліефірних волокон, а також встановлено можливість використання наноцелюлозного гідрогелю для перешкоджання розтріскуванню шару CuI під час реальної експлуатації. Максимальна питома вихідна термоелектрична потужність створених нанокомпозитних зразків складає 15.6 мкВт/см². Отримана величина є однією з найкращих серед сучасних твердотільних мініатюрних, гнучких та текстильних термоелектричних матеріалів.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

1. J. Kim, J. Yoo, H. Seo et al. Sci. Adv., 11(17), eadu5919 (2025). https://doi.org/10.1126/sciadv.adu5919
2 J. He, X. Wang, Y. Nan, & H. Zhou. Small, 21(6), 2411074 (2025). https://doi.org/10.1002/smll.202411074
3 X. Kang, P. Li, Y. Wang et al. Green Energy Intell, Transp., 5(4), 100363 (2025). https://doi.org/10.1016/j.geits.2025.100363
4 Z. Gao, Y. Zhou, Z. Sha et al. Nano Energy, 142(A), 111211 (2025). https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2025.111211
5 K. Xian, K. Zhang, T. Zhang et al. Energy Environ. Sci., 18(5), 2570 (2025). https://doi.org/10.1039/D4EE05893C
6 W. A. Khan, S. N. Kazi, Z. Z. Chowdhury et al. Mater. Sci. Semicond. Process., 185, 108929 (2025). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2024.108929
7 S. B. Khan, S. Irfan. Surf. Interfaces, 58, 105768 (2025). https://doi.org/10.1016/j.surfin.2025.105768
8 L. Chu, J. Cao, C. Wu. ACS nano, 19(14), 13527 (2025). https://doi.org/10.1021/acsnano.4c18089
9 A. Lund, Y. Tian, S. Darabi, C. Müller. J. Power Sources, 480, 228836 (2020). https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2020.228836
10 X. L. Shi, J. Zou, Z. G. Chen. Chem. Rev., 120(15), 7399 (2020). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00026
11 C. Yang, D. Souchay, M. Kneiẞ et al. Nat. Commun., 8, 16076 (2017). https://doi.org/10.1038/ncomms16076
12 M. M. R. Al-Fartoos, A. Roy, T. K. Mallick,A. A. Tahir. ACS Appl. Energy Mater., 8(3), 1864 (2025). https://doi.org/10.1021/acsaem.4c03130
13 S. M. Rekha, S. V. Bhat. Mater. Sci. Semicond. Process., 192, 109418 (2025). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109418
14 M. Wang, H. Zhu, A. Liu. Mater. Today Electron., 12, 100149 (2025). https://doi.org/10.1016/j.mtelec.2025.100149
15 N. P. Klochko, V. A. Barbash, K. S. Klepikova et al. Sol. Energy, 212, 231 (2020). https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.10.081
16 F. F. Jaldurgam, Z. Ahmad, F. Touati. Nanomaterials, 11, 895 (2021). https://doi.org/10.3390/nano11040895
17 R. Saremi, N. Borodinov, A. M. Laradji et al. Molecules, 25, 3238 (2020). https://doi.org/10.3390/molecules25143238
18 V. Barbash, O. Yashchenko. In Novel nanomaterials, ed by K Krishnamoorthy, IntechOpen, London (2020), p. 23. https://doi.org/10.5772/intechopen.94272
19 V. A. Barbash, O. V. Yashchenko, A. S. Gondovska, I. M. Deykun. Appl. Nanosci., 12, 835 (2022). https://doi.org/10.1007/s13204-021-01749-z
20 V. A. Barbash, O. V. Yashchenko, O. S. Yakymenko, R. M. Zakharko. KPI Sci. News, 3, 83 (2021). https://doi.org/10.20535/kpisn.2021.3.251456
21 X. Yang, H. Xie, H. Du et al. ACS Sustainable Chem. Eng., 7(7), 7200 (2019). https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.9b00209
22 N. P. Klochko, V. A. Barbash, K. S. Klepikova et al. Sol. Energy, 220, 852 (2021). https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.04.014
23 N. P. Klochko, V. A. Barbash, S. I. Petrushenko et al. J. Mater. Sci. Mater. Electron., 32, 23246 (2021). https://doi.org/10.1007/s10854-021-06810-9
24 N. P. Klochko, V. A. Barbash, S. I. Petrushenko et al. J. Nano- Electron. Phys., 15(4), 04003 (2023) https://doi.org/10.21272/jnep.15(4).04003
25 N. P. Klochko, V. A. Barbash, V. R. Kopach et al. Cellulose, 31(9), 5947 (2024). https://doi.org/10.1007/s10570-024-05953-2
26 N. P. Klochko, V. A. Barbash, K. S. Klepikova et al. J. Mater. Sci. Mater. Electron., 33(20), 16466 (2022). https://doi.org/10.1007/s10854-022-08538-6
27 N. P. Klochko, V. R. Kopach, S. I. Petrushenko et al. Ukr. J. Phys., 69(2), 115 (2024). https://doi.org/10.15407/ujpe69.2.115
28 N. P. Klochko, K. S. Klepikova, V. R. Kopach In 2022 IEEE 3rd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), IEEE (2022), p. 9916480. https://doi.org/10.1109/KhPIWeek57572.2022.9916480
29 S. Maiti, J. Jayaramudu, K. Das et al. Carbohydr. Polym., 98, 562 (2013). https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.06.029
30 H. Sosiati, D. A. Wijayanti, K. Triyana, B. Kamiel. AIP Conf. Proc., 1877, 030003 (2017). https://doi.org/10.1063/1.4999859
31 X. Sun, Q. Wu, S. Ren, T. Lei. Cellulose, 22(2), 1123 (2015). https://doi.org/10.1007/s10570-015-0574-6
32 Y. Ma, Q. Xia, Y. Liu et al. ACS Omega, 4(5), 8539 (2019). https://doi.org/10.1021/acsomega.9b00519
33 S. P. Gubin, Y. A. Koksharov, G. B. Khomutov, G. Y. Yurkov. Russ. Chem. Rev., 74, 489 (2005). https://doi.org/10.1070/RC2005v074n06ABEH000897
34 S. P. Ratnayake, J. Ren, E. Colusso et al. Small, 17(49), 2101666 (2021). https://doi.org/10.1002/smll.202101666
35 S. H. Park, K. W. Oh, S. H. Kim. Compos. Sci. Technol., 86, 82 (2013). https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2013.07.006
36 J. A. Otte, J. Zou, R. Patel et al. Nanomaterials, 10(12), 2480 (2020). https://doi.org/10.3390/nano10122480
37 F. Sabet, Z. Daneshfar. Cellulose, 33, 251 (2025). https://doi.org/10.1007/s10570-025-06868-2
38 C. Muñoz-Núñez, V. Hevilla, J. Zágora et al. J. Polym. Environ., 33(1), 96 (2025). https://doi.org/10.1007/s10924-024-03413-3
39 Z. Xu, A. Bonnin, B. Watts et al. Mater. Charact., 227, 115300 (2025). https://doi.org/10.1016/j.matchar.2025.115300
40 J. Yuan, M. Li, H. Wang. Phys. Rev. B, 109(23), 235202 (2024). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.109.235202
41 F. Zhang, H. Zhang, M. Zhang et al. Chem. Eng. J., 529, 173091 (2026). https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173091
42 O. Dobrozhan, R. Pshenychnyi, O. Klymov et al. Mater. Sci. Semicond. Process., 194, 109548 (2025). https://doi.org/10.1016/j.mssp.2025.109548
43 Y. V. Sharvin. J. Exp. Theor. Phys. 21 655 (1965).
44 N. P. Klochko, K. S. Klepikova, D. O. Zhadan et al. Thin Solid Films, 704, 138026 (2020). https://doi.org/10.1016/j.tsf.2020.138026
45 M. Kockert, R. Mitdank, A. Zykov et al. J. Appl. Phys., 126(10), 105106 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5101028
46 L. Yang, J. S. Wu, L. T. Zhang. J. Alloys Compd., 375(1-2), 114 (2004). https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2003.12.032
47 S. J. Mason, A. Hojem, D. J. Wesenberg et al. J. Appl. Phys, 127(8), 085101 (2020). https://doi.org/10.1063/1.5143447
48 Y. Gao, Y. He, L. Zhu. Chin. Sci. Bull., 55(1), 16 (2010). https://doi.org/10.1007/s11434-009-0705-2
49 B. M. M. Faustino, D. Gomes, J. Faria et al. Sci. Rep., 8, 6867 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-25106-3
50 Z. Fan, Y. Zhang, L. Pan et al. Renew. Sustain. Energy Rev., 137, 110448 (2021). https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.110448
51 S. Yang, P. Qiu, L. Chen, X. Shi. Small Sci., 1(7), 2100005 (2021). https://doi.org/10.1002/smsc.202100005
52 Y. Shen, C. Wang, X. Yang et al. Materials, 14, 6306 (2021). https://doi.org/10.3390/ma14216306
53 Y. Zheng, Q. Zhang, W. Jin et al. J. Mater. Chem. A., 8, 2984 (2020). https://doi.org/10.1039/C9TA12494B