中国科学院团队研发柔性热电材料 废热回收取得重大进展

在全球能源结构中,约60%的初级能源最终以废热形式耗散,其中人体日常散发的热量长期被视为潜在能源宝库。传统热电材料受限于"高导电性"与"低热传导性"的天然矛盾,柔性有机材料性能始终难以满足实际应用需求。 研究团队创新性地采用相分离法制备技术,通过引入可移除分离剂构建多尺度孔洞结构。这种仿生海绵体设计在微观层面形成双重效应:纳米级孔隙有效散射声子振动,使热导率下降至常规材料的28%;同时微米级通道促使聚合物分子定向排列,构建出高效电子传输网络。实验数据显示,优化后的薄膜材料在接近人体温度区间表现出卓越性能,其单位面积输出功率较传统材料提升3倍以上。 相较于需要真空镀膜工艺的无机热电材料,该技术采用溶液喷涂成型方式,单平方米生产成本可控制在工业级塑料薄膜水平。研究负责人指出,这种卷对卷连续生产工艺与现有印刷业基础设施兼容,为规模化应用奠定基础。目前团队已就材料的热稳定性展开攻关,目标在两年内实现日均8小时穿戴场景下的稳定发电。 行业分析表明,随着全球可穿戴设备市场预计在2025年突破千亿美元规模,自供电技术将成为下一代消费电子的核心竞争领域。此次突破不仅为智能手表、医疗传感器等设备提供免充电方案,其低温差发电特性在工业余热回收、物联网节点供电等领域同样具有广阔前景。

将散失的热量转化为电能,虽然看似微小,却关乎能源效率和设备形态的演进。柔性热电聚合物的结构创新为"体温供电"等应用提供了更现实的技术基础。随着基础研究、工程验证和规模制造的推进,废热回收有望从"补充电源"逐步成为"重要电源",为绿色低碳发展和新一代智能终端生态提供更持久的动力。