北京
中國科學家最新提出“無序中創造有序”新策略，并研制出一種具有不規則多級孔結構的新型熱電聚合物薄膜(IHP-TEP)，該柔性熱電材料有望使電子設備“永不斷電”的愿望成為現實，其核心性能指標熱電優值還創造了柔性熱電材料性能的同溫區世界紀錄。
這項高性能聚合物熱電材料研制取得的重要進展，由中國科學院化學研究所朱道本院士、狄重安研究員團隊與合作者共同完成，相關成果于北京時間6日凌晨在國際學術期刊《科學》上線發表。
本項研究研制出一種具有不規則多級孔結構的新型熱電聚合物薄膜，圖為該結構的設計思想與表征結果。(中國科學院化學研究所供圖)
隨著智能手表、健康監測貼片等可穿戴電子設備的普及，頻繁充電成為這些設備的共同痛點。若能利用體溫和各種環境溫差發電，則有望實現電子設備“永不斷電”。而熱電材料是達成這一目標的關鍵材料，它可實現熱能-電能的直接相互轉換。
有機熱電材料兼具本征柔性與可溶液加工特性，可貼附于多種曲面，將人體熱或環境的“廢熱”持續轉化為電能。與傳統的無機熱電材料相比，聚合物材料具有質輕、柔性好、可大面積印刷等顯著優勢。
因此，高性能聚合物熱電材料在廢熱回收、固態制冷等領域具有廣闊應用前景，尤其適用于可穿戴設備、物聯網傳感器等新型電子產品的自供電需求，也被認為是國際重大科學難題和顛覆性技術之一。
在本項研究中，團隊研制出具有不規則多級孔結構的熱電聚合物薄膜，并建立相關協同調控新機制。該材料內部布滿尺寸各異、形狀不一、分布無序的納米至微米級孔洞。這一結構可有效抑制熱傳導，顯著提升電荷輸運性能。
形象而言，該結構如同在崎嶇山地中修建高速公路：無序孔洞迫使熱量“翻山越嶺”寸步難行，而有序分子通道則保障電荷“高速通行”，兩者各司其職，互不干擾，成功實現電-熱輸運的解耦和協同提升。
研究團隊稱，新型熱電聚合物薄膜的獨特結構采用“聚合物相分離”方法構建，可協同調控使熱導率降低72%。同時，該結構與噴涂技術相兼容，在大面積柔性發電方面具有重要應用潛力。
這項最新研究打破了聚合物熱電材料電荷輸運與聲子散射難以協同優化的傳統局限，為柔性熱電材料領域提供了新的發展路徑。未來，隨著相關技術的持續發展，人們身邊的“塑料”制品都有可能成為微型發電站和貼身空調，讓廢棄熱量成為寶貴資源，使綠色能源無處不在，觸手可及。
圖片來源：中國新聞網
來源：中國新聞網
編輯 ：柯欣
審核 ：王汝霖
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