阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员在制造有机热电设备（OTES）时揭示了一种数据驱动方法，用于选择最佳溶剂。这些设备是薄膜系统，它们会收集废热并将其转换为电能。

通过引导聚合物分子形成最导电的对准方向，基于模型的“溶剂选择器”在概念验证试验中将设备输出功率提高了二十倍，为更环保能量收集提供了低成本方法。

项目负责人Derya Baran说：“废热无处不在：工业过程，汽车发动机，空调，甚至在您的咖啡杯中。” “我们希望使用它来增加电子设备的能源自主权，例如，无需插入电池。”

膜形成的分子图

传统的热电设备依赖昂贵的无机晶体，例如二硫酸酯。有机版本被可以大规模打印的溶液处理的聚合物所取代，但是由于长链聚合物随机结晶，它们的效率一直在落后。

仅当这些结晶区域以“边缘”方式堆叠时，才能最大化电流，从模块的热端到冷端为载体提供直接路径。实现这种理想的布置通常需要高温退火，机械摩擦或其他高能量消耗步骤。

更复杂的是，必须掺杂聚合物膜，即添加免费电荷的添加剂，但是这些添加剂可以破坏晶体堆栈。为了简化这种复杂性，KAUST团队围绕着他们所谓的“分子力驱动各向异性”（MFDA）建立了预测模型。

该软件评估了候选溶剂对聚合物和掺杂剂的溶解度，并考虑了诸如沸点之类的物理特性。通过分析这些分子间力，它可以预测特定的溶剂是否可以诱导聚合物链在湿膜干燥期间形成理想的边缘垂直排列。

“该工具对于预测哪种溶剂提供所需的聚合物方向非常有用，同时筛选大型溶剂数据库，”合着者迭戈·罗萨斯·维拉尔瓦（Diego Rosas Villalva）解释说，这节省了大量时间和资源，可以通过试用和错误来优化。”

氯苯是第一个

使用MFDA模型，研究人员筛选了10,000多个市售溶剂，以找到具有三种不同掺杂剂的基准聚噻吩聚合物的理想伙伴。该算法绝大多数趋向于氯苯——，这是一种常见的实验室溶剂。根据该模型，其分子间相互作用可以促进有序的边缘垂直晶体生长。

用氯苯制备的设备的性能比用二氯苯苯二氯苯苯的设备高二十倍，这是一种长期的行业选择溶剂。不需要额外的处理技能，只需更改液体即可解锁性能改善。

除了废热收集以外

由于MFDA框架将宏观性能与精确的分子关系联系起来，因此Balan认为它将为研究人员提供一般的路线图，用于调节软电子材料中的电荷运输。

她指出：“方向是每个电子设备的非常重要的因素。” “我认为其他研究人员将使用此策略来了解有机电子设备内部的费用如何移动，从而改善这些设备。”