塑料薄膜变“能量转换器”,我国科学家突破柔性热电材料技术
创始人
2026-03-06 18:21:26
0次

感谢IT之家网友 、 的线索投递!

3 月 6 日消息,中国科学院化学研究所今日宣布,朱道本 / 狄重安团队在高性能有机热电材料研究方面取得重要进展。

据介绍,随着可穿戴电子设备和贴附式物联网等新兴产业的迅猛发展,柔性能源和便携式制冷的技术需求日益迫切。柔性热电器件可以利用人体或环境中的热能发电,还可以逆向实现薄膜制冷,是满足上述需求的关键技术之一。有机热电材料具有本征柔性和可溶液加工等优势,是柔性热电材料的重要体系,但长期面临性能低和加工技术复杂双重制约。利用化学原理协同调控短程有序分子组装体的电、热输运性能,有望克服上述挑战,推动有机热电材料走向实用化。

▲ IHP-TEP 结构的设计思想与表征结果

IT之家从文章获悉,在国家自然科学基金委、中国科学院和北京市的支持下,化学研究所有机固体实验室朱道本 / 狄重安研究团队与张德清课题组等合作,提出并构建了不规则多级孔热电聚合物(IHP-TEP)材料。通过发展聚合物的相分离临界调控方法,IHP-TEP 薄膜呈现“多孔无序-狭道有序”的结构特征,即孔结构展现亚 10 纳米至微米级的多尺度无序分布,而孔间区域则呈现有序分子组装特征。该结构大幅抑制热振动传播,同时显著提升载流子迁移率,带动薄膜热电性能的跃升。

“声子玻璃-电子晶体”是热电材料的理想模型,对材料的无序性和有序性提出矛盾性需求。此前,该团队提出多周期异质组装理念,通过在相对有序的聚集体中引入无序异质界面,实现了热电性能的大幅提升(Nature2024, 632, 528; Nat. Rev. Mater.2026, 11, 5)。但是,这一理念无法协同优化多种热电参数,难以逼近分子材料的本征性能上限。

研究团队提出“无序中创造有序”的新思路,发展“无序孔增强声子散射”与“限域增强分子有序组装”的双重调控机制,利用 PDPPSe-12 和 PS 两种聚合物的相分离,构筑了具有不同孔结构特征的薄膜。研究发现,该多孔结构展现声子-边界散射、声子-声子相互作用与尺寸效应等多重声子散射特征,热导率可降低 72%。同时,相分离过程中的限域效应增强了聚合物的有序组装,载流子迁移率最高可提升 52%。优化薄膜的功率因子最高达 772 μW·m⁻1·K⁻2,热导率最低为 0.16 W·m⁻¹·K⁻¹,在 343 K 时最高 ZT 值达到 1.64,实现了聚合物热电材料性能的新跨越。此外,该结构薄膜可利用喷涂技术实现大面积制备,在低成本柔性发电与制冷器件等方面具有重要的应用潜力。

上述研究建立了聚合物热电材料电荷输运与声子散射解耦调控的新思路,为带动热电塑料及其柔性热电器件的持续突破提供了新路径。

相关研究成果发表于 Science 期刊上()。该研究得到了中国科学院化学研究所怀柔研究中心的技术支撑。

相关内容

热门资讯

空调连续工作多久需要停机休息 空调连续工作的时间取决于多个因素,包括空调的型号、功率、使用环境和维护情况等。一般来说,空调可以连续...
空调哪个符号是除湿的 空调除湿功能通常用一个水滴形状的符号表示。不同品牌和型号的空调遥控器可能会有所差异,但一般来说,除湿...
格力空调多长时间加一次氟利昂 1、一般情况下,空调对氟利昂的使用量是非常小的,所以在空调使用了四年左右的时候再考虑加也没问题。2、...
空调用多长时间需要加氟一次 一般情况下是五年。当出现以下这几种情况时,空调才需要加氟。1、空调的室内机和室外机各有两个接口,当接...
格调生活·C标思享荟:卡萨帝在... 9月12日的郑州龙湖金融岛,夜风轻拂,灯光璀璨。“C标时刻共传奇——卡萨帝思享荟暨20周年品牌盛典郑...
品牌价值破千亿、高端份额持续领... 9月12日,“C标时刻共传奇——卡萨帝思享荟暨20周年品牌盛典郑州站”在郑州龙湖金融岛举办。2026...
空调主板坏了修800还是换新的 空调主板坏了是修还是换新,需要考虑多个因素,以下是一些建议:1. 维修成本:如果维修费用较低,比如 ...
空调开多久需要休息多长时间 问题:空调开多久需要休息多长时间回答:1、在使用空调的过程中,一般空调开7~8个小时左右需要休息2~...
中央空调多长时间清洗一次 1、一般空调开机前清洗一次即可,空调开机中间时段再清洗一次,空调关机时清洗一次,这样比较合理。2、空...
中央空调氟利昂多久加一次 看空调制热和制冷程度,很多人的观点认为氟利昂必须一年放一次,其实这个观点是错误的,理解上面有点偏差,...