Descrizione del progetto
Le stelle molecolari si allineano, segnando una nuova era nell’elettronica organica
L’elettronica organica, utilizzando materiali a base di carbonio organico che offrono enormi opportunità di funzionalizzazione e proprietà personalizzate, rappresenta un’area fiorente dello sviluppo di materiali che trova applicazione in tutto, dall’illuminazione di consumo e dal fotovoltaico a biosensori e scaffold di tessuto. I materiali termoelettrici organici che combinano i vantaggi dell’elettronica organica con una gestione del calore superiore rispetto all’elettronica convenzionale potrebbero rivoluzionare l’industria elettronica. Il progetto 3DALIGN, finanziato dall’UE, sta sviluppando modi per migliorare la conduttività elettrica dei materiali termoelettrici organici stampati in 3D mantenendo una bassa conduttività termica attraverso un metodo innovativo di allineamento molecolare. Questa combinazione vincente aprirà le porte a una nuova era dell’elettronica organica.
Obiettivo
Thermoelectrics (TEs) are important because they can convert heat directly into electrical energy and enable efficient heating/cooling. However, their popularization has been hindered by 1) their low efficiency (especially at room temperature), 2) the use of rare/toxic materials, and 3) the difficulty to process those materials. In 3DALIGN, I target a 3-in-1 solution to these challenges by using for the first time electric-field-assisted molecular alignment of 3D-printed TE polymers. High electrical/low thermal conductivity is required for efficient TEs, but both conductivities go hand in hand in traditional inorganic TE materials. This paradigm can shift for polymers, which possess complicated molecular structure. Despite their relatively low electrical conductivity, conducting polymers are appealing for TEs due to their much lower thermal conductivity than inorganic TE materials. Existing studies of organic TEs have focused on finding new materials, but no attention has been paid to molecular ordering, a known strategy to improve performance in organic transistors. I have recently developed a versatile method to induce molecular alignment in solution-processed polymers by using externally applied electric fields. In 3DALIGN, I propose to use this new method to boost the electrical conductivity of polymer TEs while inducing minimal alteration in their thermal conductivity. The high-risk of this goal is mitigated by other advantages of using polymer TEs: polymers are less toxic and more abundant than inorganic TE materials; and they are easy to 3D print, enabling a simple fabrication route for large-area through-plane TE structures that will lead to novel applications. In conclusion, this project will shed light in the relationship between molecular ordering and transport properties of organic electronic materials. If successful, it will also introduce a breakthrough in the performance and feasibility of TEs.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP.
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- scienze naturaliscienze fisicheelettromagnetismo ed elettronica
- scienze naturaliscienze chimichescienze dei polimeri
- ingegneria e tecnologia
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Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
ERC-STG - Starting GrantIstituzione ospitante
3000 Leuven
Belgio