在智能穿戴設(shè)備日益普及的今天，頻繁充電成為困擾用戶的普遍難題。若能將人體體溫或環(huán)境溫差轉(zhuǎn)化為電能，或?qū)氐赘淖冸娮釉O(shè)備的供電模式。近日，我國科研團隊在熱電材料領(lǐng)域取得重大突破，為可穿戴設(shè)備自供電技術(shù)開辟了新路徑。

中國科學(xué)院化學(xué)研究所聯(lián)合國內(nèi)多所高校的研究團隊，在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上發(fā)表最新成果。他們研發(fā)的塑料熱電薄膜通過獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，將熱電優(yōu)值提升至1.64，刷新了柔性熱電材料在相同溫度區(qū)間的性能紀(jì)錄。這項突破為智能手表、健康監(jiān)測貼片等設(shè)備的持續(xù)供電提供了關(guān)鍵材料支撐。

熱電材料被譽為"能量轉(zhuǎn)換魔術(shù)師"，其核心價值在于實現(xiàn)熱能與電能的直接轉(zhuǎn)換。據(jù)統(tǒng)計，全球每年約60%的能源以廢熱形式散失，若能有效回收利用，將產(chǎn)生巨大的節(jié)能減排效益。柔性熱電材料因其可彎曲特性，能夠貼合人體或衣物表面，將體表或環(huán)境中的微小溫差轉(zhuǎn)化為電能。理想的材料需同時具備高電導(dǎo)率（保障電子流動）和低熱導(dǎo)率（抑制熱量傳導(dǎo)），這一矛盾特性長期制約著材料研發(fā)。

傳統(tǒng)聚合物熱電材料存在性能瓶頸，其熱電優(yōu)值長期低于0.5，遠(yuǎn)落后于柔性無機材料的1.0-1.4。研究團隊創(chuàng)新性地提出"無序-有序"協(xié)同調(diào)控理念，通過構(gòu)建"多孔無序-狹道有序"的雙重結(jié)構(gòu)破解難題。材料整體呈現(xiàn)海綿狀多孔結(jié)構(gòu)，孔徑范圍從5.9納米至1.8微米不等，這種無序分布迫使熱量在傳導(dǎo)時不斷改變路徑；而納米級孔隙則像精密模具，引導(dǎo)聚合物分子形成高度有序的排列通道，保障電子高效傳輸。

該材料的制備工藝具有突破性意義。研究團隊采用聚合物相分離技術(shù)，利用不同組分在溶液中的自然分離特性形成目標(biāo)結(jié)構(gòu)。這一過程類似油水混合后的自動分層，但通過精確控制條件，使聚合物在狹小空間內(nèi)被迫形成有序排列。更值得關(guān)注的是，新工藝與噴涂技術(shù)完全兼容，可像噴漆一樣實現(xiàn)材料的大面積快速制備，相比傳統(tǒng)需要重復(fù)100次的制備方法，效率得到質(zhì)的提升。

性能測試數(shù)據(jù)顯示，新型熱電薄膜的熱導(dǎo)率較傳統(tǒng)材料降低72%，載流子遷移率提升最高達52%。在人體與環(huán)境5-10℃的溫差條件下，材料已能產(chǎn)生足夠支持可穿戴設(shè)備運行的電能。由于采用有機聚合物基材，該材料具有出色的柔韌性和環(huán)境適應(yīng)性，可貼附于建筑曲面、野外設(shè)備等復(fù)雜表面，為物聯(lián)網(wǎng)傳感器提供永不枯竭的能源。

這項突破打破了"有機材料難以實現(xiàn)電-熱輸運協(xié)同調(diào)控"的傳統(tǒng)認(rèn)知，使聚合物熱電材料正式跨入實用化階段。隨著制備工藝的持續(xù)優(yōu)化，未來或可實現(xiàn)像印刷報紙一樣大規(guī)模生產(chǎn)熱電薄膜，為智能穿戴、物聯(lián)網(wǎng)、綠色建筑等領(lǐng)域帶來革命性變化。當(dāng)這種材料被編織進衣物纖維，人們穿著的或許就是一套移動發(fā)電裝置；當(dāng)傳感器不再需要更換電池，物聯(lián)網(wǎng)的部署將突破最后一道障礙。