中国科学家研制出新型热电聚合物薄膜 助力电子设备“永不断电”
中国科学家研制出新型热电聚合物薄膜 助力电子设备“永不断电”
中新社北京3月6日电 (记者 孙自法)随着可穿戴电子设备的广泛普及与应用，人们对其实现“永不断电”持续工作的愿望日益强烈。
中国科学家最新提出“无序中创造有序”新策略，并研制出一种具有不规则多级孔结构的新型热电聚合物薄膜(IHP-TEP)，该柔性热电材料有望使电子设备“永不断电”的愿望成为现实，其核心性能指标热电优值还创造了柔性热电材料性能的同温区世界纪录。
这项高性能聚合物热电材料研制取得的重要进展，由中国科学院化学研究所朱道本院士、狄重安研究员团队与合作者共同完成，相关成果于北京时间6日凌晨在国际学术期刊《科学》上线发表。
本项研究研制出一种具有不规则多级孔结构的新型热电聚合物薄膜，图为该结构的设计思想与表征结果。(中国科学院化学研究所供图)
随着智能手表、健康监测贴片等可穿戴电子设备的普及，频繁充电成为这些设备的共同痛点。若能利用体温和各种环境温差发电，则有望实现电子设备“永不断电”。而热电材料是达成这一目标的关键材料，它可实现热能-电能的直接相互转换。
有机热电材料兼具本征柔性与可溶液加工特性，可贴附于多种曲面，将人体热或环境的“废热”持续转化为电能。与传统的无机热电材料相比，聚合物材料具有质轻、柔性好、可大面积印刷等显著优势。
因此，高性能聚合物热电材料在废热回收、固态制冷等领域具有广阔应用前景，尤其适用于可穿戴设备、物联网传感器等新型电子产品的自供电需求，也被认为是国际重大科学难题和颠覆性技术之一。
在本项研究中，团队研制出具有不规则多级孔结构的热电聚合物薄膜，并建立相关协同调控新机制。该材料内部布满尺寸各异、形状不一、分布无序的纳米至微米级孔洞。这一结构可有效抑制热传导，显著提升电荷输运性能。
形象而言，该结构如同在崎岖山地中修建高速公路：无序孔洞迫使热量“翻山越岭”寸步难行，而有序分子通道则保障电荷“高速通行”，两者各司其职，互不干扰，成功实现电-热输运的解耦和协同提升。
研究团队称，新型热电聚合物薄膜的独特结构采用“聚合物相分离”方法构建，可协同调控使热导率降低72%。同时，该结构与喷涂技术相兼容，在大面积柔性发电方面具有重要应用潜力。
这项最新研究打破了聚合物热电材料电荷输运与声子散射难以协同优化的传统局限，为柔性热电材料领域提供了新的发展路径。未来，随着相关技术的持续发展，人们身边的“塑料”制品都有可能成为微型发电站和贴身空调，让废弃热量成为宝贵资源，使绿色能源无处不在，触手可及。(完)
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