热电性能蹭蹭往上窜

咱们国家的科学家在高性能聚合物热电材料这块儿,最近算是有了一个大突破。 3月6日,在国家自然科学基金委、中科院还有北京市政府的支持下,中科院化学研究所的朱道本、狄重安团队,带着张德清他们,靠着北京分子科学交叉研究平台和分子材料与器件研究测试平台,琢磨出了一种不规则多级孔热电聚合物,就是这个IHP-TEP材料。为了把这材料做出来,研究团队给聚合物搞了个相分离临界调控的办法,让这个IHP-TEP薄膜变成了一种奇怪的结构:孔结构乱七八糟的,大的小的都有,但是孔和孔之间的部分却特别规矩。这种结构很厉害,它能挡住热振动往外跑,还能让电跑得快,这样一来,薄膜的热电性能就蹭蹭往上窜。以前大家一直觉得,“声子玻璃-电子晶体”是最理想的热电材料模型,这个IHP-TEP的结构正好符合这个想法。不过呢,以前的那种多周期异质组装的方法虽然好,却很难把各种热电参数都顾全,也没法真正发挥出材料本身的极限水平。这次的新招是“无序中创造有序”,既利用PDPPSe-12和PS这两种聚合物的分离来造孔增强声子散射,又利用这种限域效应让分子变得更有序。结果发现,这种多孔结构能让热导率一下子降掉72%,同时载流子迁移率也能最高提升52%。 有了这本事,这个薄膜的功率因子最高能达到772微瓦每米每开尔文平方,热导率最低是0.16瓦每米每开尔文。到了343开尔文这个温度点时,ZT值也就是热电转换效率居然能搞到1.64,这可是个了不起的新高度。而且这玩意儿不光性能强,还能用喷涂的办法做大块儿面积的制备。这在搞低成本柔性发电和制冷器件的时候可就太有用了。Science这篇论文上把这些研究成果都给写下来了(Science 2026,391,1063-1069)。那个北京分子科学交叉研究平台也是个大手笔项目呢,一共投了3亿元钱盖起来的。它的建筑面积有1.6万平方米呢。这事儿是中国科学院化学研究所和北京怀柔科学城建设发展有限公司一块搞的。当初立项是北京市发展改革委批复的,怀柔科学城管委会也负责盯着实施落地。