Thermoelectric Properties of Graphite Nanosheets/Poly(vinylidene fluoride) Composites

Abstract

유연 열전소자를 제조하기 위한 열전재료로서, graphite nanosheet(GNS)와 poly(vinylidene fluoride) (PVDF)를 복합화하여 GNS/PVDF 복합체를 제조하였다. GNS의 함량에 따른 전기전도도, 열전도도, 지벡상수를 측정하여 열전성능을 확인하였다. GNS의 함량이 10에서 70 wt%로 증가하면서 전기전도도는 389에서 1512 S/m로 향상되는 결과를 보였다. 복합체의 전기전도도가 크게 증가하는 반면에 지벡 상수는 26.7에서 31.2 ${\mu}V/K$로 큰 변화를 보이지 않았으며, 열전도도 역시 0.24 W/m K를 유지하면서 변화를 보이지 않았다. 고분자와의 복합화를 통하여 GNS 자체의 높은 열전도도를 낮춤으로써 향상된 열전성능을 갖는 열전재료를 제조할 수 있었다. GNS/PVDF composites were prepared using graphite nanosheets (GNS) and poly(vinylidene fluoride) (PVDF) for flexible thermoelectric application. We measured the electrical conductivity, thermal conductivity and Seebeck coefficient of GNS/PVDF composites with different contents of GNS and then evaluated the thermoelectric properties of GNS/PVDF composites. The electrical conductivity of GNS/PVDF composites increased from 389 to 1512 S/m with increasing the content of GNS from 10 to 70 wt%. While the electrical conductivity dramatically increased, Seebeck coefficient and thermal conductivity did not show any big difference as the content of GNS increases. In this study, we demonstrated that GNS/PVDF composites improved the thermoelectric properties by decreasing the thermal conductivity due to the phonon scattering at the interfaces between polymer and GNS nanoplatelets.