งานวิจัยนี้ ได้ศึกษาประสิทธิภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของวัสดุ PEDOT:PSS ในรูปแบบแผ่นพอลิเมอร์เพื่อประยุกต์ใช้สำหรับเส้นด้ายสิ่งทอ โดยงานวิจัยนี้แบ่งงานเป็น 3 ส่วน ส่วนที่ 1 การศึกษาประสิทธิภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของวัสดุ PEDOT:PSS ในรูปแบบแผ่นพอลิเมอร์โดยการเติมผง SnSe2 ที่ 0.1, 0.2 และ 0.3 g ด้วยวิธีทางเคมี พบว่า การเติมผง SnSe2 และการอบให้ความร้อน ได้เพิ่มประสิทธิภาพทางเทอร์โมอิเล็กทริกของแผ่นพอลิเมอร์ PEDOT:PSS อย่างมีนัยสำคัญ มีค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าของแผ่นพอลิเมอร์PEDOT:PSS ลดลง ในขณะเดียวกันมีการเพิ่มค่าสัมประสิทธิ์ซีเบค และแสดงสมบัติเทอร์โมอิเล็กทริกชนิดพี (P-type) ที่อุณหภูมิห้อง โดยปริมาณของผง SnSe2 ที่เหมาะสมคือ 0.2 g มีค่าตัวแปรกำลังสูงสุดถึง 37.4 µW m-1 K-2 ที่อุณหภูมิการอบ 220 °C แสดงให้เห็นถึงประสิทธิผลของการปรับโครงสร้างไมโครและการอบ
ส่วนที่ 2 การศึกษาประสิทธิภาพเทอร์โมอิเล็กทริกของเส้นด้ายสิ่งทอผ่านการย้อมด้วยสารละลาย PEDOT:PSS โดยถูกเตรียมและทดสอบการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากความร้อนรวมถึงวัดค่าสัมประสิทธิ์ซีเบค ค่าสภาพต้านทานไฟฟ้า และค่าตัวแปรกำลัง ที่อุณหภูมิห้อง โดยเส้นด้ายในงานวิจัยนี้ ได้แก่ 1) เส้นด้ายเรยอน (Rayon) 2) เส้นด้านเรยอนที่ย้อมครามอ่อน (Indigo-Kram (Soft)) และ 3) เส้นด้ายเรยอนที่ย้อมครามแก่ (Indigo-Kram (Intensive)) พบว่า เส้นด้ายเรยอนที่ย้อมครามอ่อน (PEDOT:PSS-Coated Indigo-Kram (Soft)) แสดงสมรรถนะทางเทอร์โมอิเล็กทริกสูงที่สุด โดยมีค่าสัมประสิทธิ์ซีเบคเท่ากับ 21.75 µV K-1 ค่าสภาพต้านทานไฟฟ้าต่ำที่ 0.074 m ·m และค่าตัวแปรกำลังสูงสุดถึง 6.39 µW m-1 K-2 สรุปได้ว่า คุณสมบัติของพื้นผิวและผลของสีย้อมครามธรรมชาติมีผลต่อการเคลือบของพอลิเมอร์ PEDOT:PSS ให้เป็นไปอย่างสม่ำเสมอและเพิ่มประสิทธิภาพของการขนส่งประจุ
ส่วนที่ 3 ทำการทดสอบการผลิตพลังงานไฟฟ้าจากความร้อนของมอดูลต้นแบบเทอร์โมอิเล็กทริกอินทรีย์ (OTE) ที่ประกอบด้วยเส้นด้ายตัวนำ PEDOT:PSS-Coated Rayon, Indigo-Kram (Soft) และ Indigo-Kram (Intensive) พบว่า มอดูลด้ายย้อมคราม PEDOT:PSS-Coated Indigo-Kram (Intensive) ให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดมากถึง ~18–19 mV และกำลังไฟฟ้าสูงสุด ~0.9 nW ที่ ∆T ≈ 18 K ตามด้วยมอดูลด้ายย้อมครามPEDOT:PSS-Coated Indigo-Kram (Soft) และ PEDOT:PSS-Coated Rayon ผลลัพธ์นี้บ่งชี้ว่า ปริมาณสีย้อมอินดิโกบลูและโครงสร้างพื้นผิวมีผลอย่างสำคัญต่อการรวมตัวของพอลิเมอร์ PEDOT:PSS ต่อคุณสมบัติการนำไฟฟ้า และประสิทธิภาพของการแปลงพลังงานทางเทอร์โมอิเล็กทริกโดยรวม โดยสรุปแล้ว งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของวิศวกรรมวัสดุและสิ่งทอบนพื้นฐานของกลยุทธ์ในการเพิ่มประสิทธิภาพอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกแบบยืดหยุ่นและสวมใส่ได้
This research investigated the thermoelectric performance of PEDOT:PSS materials in polymer sheet form for potential application in textile yarns. The study was divided into three parts. In the first part, the thermoelectric properties of PEDOT:PSS polymer sheet were examined by chemically incorporating SnSe2 powder at contents of 0.1, 0.2, and 0.3 g. The results demonstrated that the incorporation of SnSe2 powder and applying rapid thermal annealing (RTA) significantly enhanced the thermoelectric performance of the PEDOT:PSS polymer sheet. The electrical resistivity of a sheet decreased, while the Seebeck coefficient increased, indicating P-type thermoelectric behavior at room temperature. The optimal SnSe2 content was found to be 0.2 g, which achieved a maximum power factor of 37.4 µW m-1 K-2 at an annealing temperature of 220 °C. These results highlight the effectiveness of microstructural modification and RTA in improving the thermoelectric performance of PEDOT:PSS-based polymer sheets.
In the second part, the thermoelectric performance of textile yarns coated with PEDOT:PSS via a dyeing process was investigated. The yarns were prepared and evaluated for thermoelectric power generation (Pmax), including measurements of the Seebeck coefficient, electrical resistivity, and power factor at room temperature. The textile yarns examined in this study included: (1) Rayon yarn, (2) Indigo-dyed rayon yarn with soft shade (Indigo-Kram (Soft)), and (3) Indigo-dyed rayon yarn with intensive shade (Indigo-Kram (Intensive)). It was found that, the PEDOT:PSS-coated Indigo-Kram (Soft) exhibited the highest thermoelectric performance with a Seebeck coefficient of 21.75 µV K-1 , a low electrical resistivity of 0.074 m ·m and a maximum power factor of 6.39 µW m-1K-2. These findings indicate that surface characteristics and the presence of natural indigo dye significantly influence the uniform coating of PEDOT:PSS on textile yarns, thereby enhancing charge transport and thermoelectric
performance.
In the third part, the power generation tests on OTE prototype modules comprising PEDOT:PSS-coated Rayon, Indigo-Kram (Soft), and Indigo-Kram (Intensive) modules revealed that the Indigo-Kram (Intensive) module exhibited the highest voltage (~18–19 mV) and power output (~0.9 nW at ∆T ≈ 18 K), followed by the Soft and Rayon modules. This result indicates that indigo dye content and surface morphology critically influence PEDOT:PSS integration, electrical conductivity, and overall thermoelectric conversion efficiency. In addition, this work demonstrates the potential of material engineering and textile based on strategies for optimizing flexible, wearable thermoelectric devices.
