記者從中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲悉，該研究所朱道本院士、狄重安研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國內(nèi)合作者，成功研制出不規(guī)則多級(jí)孔結(jié)構(gòu)塑料熱電薄膜，其核心性能指標(biāo)熱電優(yōu)值(zT值)突破1.64，創(chuàng)下柔性熱電材料同溫區(qū)性能世界紀(jì)錄，為可穿戴設(shè)備、貼附式制冷、物聯(lián)網(wǎng)傳感器等技術(shù)發(fā)展提供關(guān)鍵材料支撐。

　　熱電材料是能實(shí)現(xiàn)熱能與電能相互轉(zhuǎn)換的“能量魔術(shù)師”，基于兩種基本物理效應(yīng)：塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)，就可以在無燃料、無噪音的情況下完成發(fā)電與制冷。因此在節(jié)能減排、綠色能源領(lǐng)域具有重要意義。

　　柔性熱電材料兼具柔韌性和可彎折性，可以貼附在人體、衣物或任何曲面，悄無聲息地將周圍的“廢熱”轉(zhuǎn)化為電能。其中柔性熱電材料能貼合人體、曲面等場景，是回收利用廢熱的理想選擇，但長期以來，聚合物熱電材料始終面臨“高電導(dǎo)率”與“低熱導(dǎo)率”難以兼顧的難題，zT值遠(yuǎn)低于無機(jī)材料，成為實(shí)用化的關(guān)鍵瓶頸。

　　為破解這一“魚與熊掌不可兼得”的困境，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地構(gòu)建出獨(dú)特的“多孔無序-狹道有序”雙重結(jié)構(gòu)。該材料整體像海綿般布滿大小、形狀各異的無序孔洞，納米級(jí)的孔隙卻能像模具一樣，幫助聚合物分子形成高度有序的排列。這一結(jié)構(gòu)讓熱量難以傳遞，電子傳輸卻暢通無阻，成功實(shí)現(xiàn)了電-熱輸運(yùn)的解耦和協(xié)同提升。

　　研究團(tuán)隊(duì)通過“聚合物相分離”方法制備該材料，兼容噴涂工藝可一次成型，相較此前技術(shù)大幅降低制備難度。這款新型熱電塑料薄膜實(shí)現(xiàn)了聚合物熱電材料zT值超1.5的歷史性跨越，創(chuàng)造了柔性熱電材料的世界紀(jì)錄。

　　未來，該技術(shù)應(yīng)用前景廣闊，人體與環(huán)境存在5℃到10℃的溫差就能讓其產(chǎn)生可觀電能，我們有望實(shí)現(xiàn)一些未來世界的應(yīng)用場景，例如：我們戴著智能手表晨跑，僅靠體溫就能給手表充電；在炎炎夏日，我們僅需一片輕薄如紙的貼片貼在皮膚上，就能給自己帶來清涼；未來還能織入衣物成為“移動(dòng)電源”。另外，憑借其低成本的制備優(yōu)勢，該技術(shù)還能在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代為傳感器提供持續(xù)電能，柔性特點(diǎn)更可使其貼附在各種曲面，大大拓展了應(yīng)用場景。

　　此次突破不僅推動(dòng)了聚合物熱電材料邁入實(shí)用化門檻，更深化了我們對軟物質(zhì)材料熱電轉(zhuǎn)換規(guī)律的認(rèn)知，為后續(xù)研究提供了清晰路線圖。未來，普通的塑料有望變身微型發(fā)電站，讓無處不在的廢熱成為寶貴能源。

　　(總臺(tái)央視記者 帥俊全 褚爾嘉)