在可穿戴設備與物聯網技術快速發展的背景下，柔性能源轉換與便攜式制冷技術成為產業界關注的焦點。其中，柔性熱電器件因其能將人體或環境中的熱能轉化為電能，并具備逆向制冷功能，被視為解決相關需求的核心技術。有機熱電材料憑借其天然柔性和溶液加工特性，成為柔性熱電領域的重要研究方向，但長期受制于性能不足與制備工藝復雜等難題。科研人員通過分子層面的創新設計，成功突破這一瓶頸，為有機熱電材料的實用化開辟了新路徑。
中國科學院化學研究所的科研團隊聯合多家單位，提出了一種名為"不規則多級孔熱電聚合物"（IHP-TEP）的新型材料體系。該材料通過精準調控兩種聚合物的相分離過程，形成了獨特的"多孔無序-狹道有序"微觀結構：孔徑范圍覆蓋亞10納米至微米級，呈現無序分布特征；而孔壁區域則形成高度有序的分子排列。這種結構設計巧妙地平衡了熱電材料對無序性與有序性的矛盾需求——無序孔結構有效阻礙熱振動傳播，有序分子通道則大幅提升電荷傳輸效率。
實驗數據顯示，該材料在熱導率控制方面取得突破性進展。多級孔結構通過聲子-邊界散射、聲子-聲子相互作用及尺寸效應的協同作用，使熱導率降低達72%。與此同時，相分離產生的限域效應增強了分子組裝的有序性，載流子遷移率提升最高達52%。優化后的薄膜材料在343K時功率因子達到772 μW·m?1·K?2，ZT值（熱電優值）突破1.64，創下聚合物熱電材料性能新高。更值得關注的是，這種材料可通過噴涂工藝實現大面積制備，為低成本柔性熱電器件的規模化生產奠定了基礎。
該研究團隊此前提出的"多周期異質組裝"理念已實現熱電性能的顯著提升，但存在參數協同優化困難的問題。此次突破性進展源于"無序中創造有序"的創新思路，通過雙重調控機制——利用無序孔增強聲子散射，同時借助限域效應促進分子有序組裝，成功實現了電荷輸運與聲子散射的解耦調控。這種材料設計策略不僅突破了分子材料本征性能的限制，更為熱電塑料及其柔性器件的持續發展提供了全新范式。
相關研究成果已發表于國際頂級學術期刊《科學》（Science），論文DOI: 10.1126/science.adx9237。該研究得到了國家自然科學基金委、中國科學院及北京市的資助，并獲得中國科學院化學研究所懷柔研究中心的技術支持。
