2024年3月6日，中国科学院化学研究所的朱道本院士和狄重安研究员带领团队，在Science期刊上公布了一个令人瞩目的发现。他们研发出一种新型的柔性热电材料薄膜，名为IHP-TEP。这种材料里面布满了大小不一、形状各异的孔，其无序的结构把热量的传导给抑制住了。这种孔还把聚合物分子给限制住，让它们整齐排列，从而把电荷传输效率给提升了。通过实验数据显示，这个材料在343K温度下的热电优值达到了1.64，这个数值在同温区柔性热电材料中创了纪录。 此前，聚合物热电材料一直落后于无机材料。柔性无机材料的zT值能达到1.0到1.4，而有机材料大多低于0.5。这次研究团队把zT值提升到了1.28，但依然落后于高性能无机材料。 为了解决这个问题，朱道本院士团队提出了“无序中创造有序”的策略。他们利用聚合物相分离方法，把PDPPSe-12和PS溶液混合在一起，在溶剂挥发过程中发生相分离。通过调整比例等参数，可以精确控制孔的大小、数量和分布。这样就形成了不规则多级孔结构的薄膜IHP-TEP。 IHP-TEP内部的结构给热量传播设置了重重障碍。这些孔洞让热量像翻山越岭一样难以通行，同时又给电荷开辟了一条高速路。这种结构把电和热的传输给解耦了，让两者互不干扰地协同工作。通过这个方法，IHP-TEP成功降低了72%的热导率，载流子迁移率也提高了52%。 这个发现为柔性热电材料领域开辟了新路径。未来随着技术的进步，身边常见的塑料制品都有可能变成微型发电站或贴身空调。这样一来，浪费的热量就能变成宝贵资源了。 这个成果对智能手表、健康监测贴片等可穿戴设备具有重要意义。现在这些设备充电频繁是个大问题，如果能利用体温和环境温差发电，就能实现设备永不间断供电了。塞贝克效应就是把热能转化为电能的原理；而帕尔贴效应则是通电后材料一端变热、另一端变冷的原理。 热电材料在废热回收、固态制冷等领域也有广阔前景。尤其适合可穿戴设备、物联网传感器等新型电子产品的自供电需求。高性能热电材料一直被认为是科学界重大难题之一。 无机热电材料虽然性能好但制备复杂、价格昂贵。有机热电材料具备柔性好、可溶液加工等优势，但长期以来性能一直落后于无机材料。朱道本院士团队的突破给有机热电材料带来了希望。 随着这个成果的发表，我们可以期待未来生活中到处都是绿色能源。那些随处可见的塑料物品都可能变成微型发电厂和空调装置了。这样一来废弃热量就能变成宝贵资源了。