热电性能刷新纪录

中化新网讯 近日，中国科学院化学研究所朱道本院士、狄重安研究员团队研制出一种的新型柔性热电薄膜，热电性能刷新同类材料的世界纪录，为可穿戴设备自供电、贴片式制冷等未来技术提供了关键材料支撑。相关研究成果3月6日在线发表于国际学术期刊《科学》。

热电材料就像一位“能量魔术师”，能在热能和电能之间自由转换。它的魔法基于两种基本现象：当材料两端有温差时，它会直接发电，这叫“塞贝克效应”；反过来，给它通上电，材料就会一头热、一头冷，这叫“帕尔贴效应”。简单来说，它既能用温差发电，也能用电来制冷。整个过程不需要燃料，没有噪音，也没有污染，是典型的绿色能源技术。

聚合物材料是实现可穿戴设备自供电的理想选择之一。然而，长期以来，聚合物热电材料的性能提升面临瓶颈。要让电流跑得快，聚合物就得像晶体一样，内部分子排列整齐；要让热量传得慢，材料又得像玻璃一样，内部结构杂乱。这就像要求一扇门既隔音又透气，传统聚合物材料没法同时满足这两个条件。

在这项研究中，研究团队想出了妙招：在乱糟糟的孔洞之间，给导电分子修“专用车道”。具体来说，他们把两种塑料混合后让它们自然“分家”，杂乱的孔洞负责打乱热量传递路线，狭窄的缝隙强迫导电分子排好队。

这种结构显著抑制热传导，使热导率降低72%，同时，导电能力却提升了52%，成功实现了电—热输运的解耦和协同提升。更关键的是，它能像喷油漆一样喷涂成型，一次就能搞定。

研究显示，这种不规则多级孔结构的热电聚合物薄膜在343开尔文（约70摄氏度）下的热电优值最高达到1.64，超越了柔性无机热电材料的同温区性能。