中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所近日宣布，由朱道本院士與狄重安研究員領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)，成功開(kāi)發(fā)出一種具有不規(guī)則多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的塑料熱電薄膜。該材料在熱電性能上取得重大突破，其熱電優(yōu)值（zT值）達(dá)到1.64，刷新了柔性熱電材料在相同溫度范圍內(nèi)的全球紀(jì)錄，為可穿戴設(shè)備、貼附式制冷和物聯(lián)網(wǎng)傳感器等領(lǐng)域提供了關(guān)鍵材料支持。

熱電材料因其獨(dú)特的能量轉(zhuǎn)換特性，被稱為"能量魔術(shù)師"。這類材料通過(guò)塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)，能夠在無(wú)需燃料和機(jī)械運(yùn)動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)熱能與電能的相互轉(zhuǎn)換，在節(jié)能環(huán)保和新能源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有重要應(yīng)用價(jià)值。柔性熱電材料作為其中的重要分支，因其可彎曲、易貼合的特性，能夠緊密附著在人體或復(fù)雜曲面上，將人體或環(huán)境中的廢熱轉(zhuǎn)化為電能，成為回收利用廢熱的理想選擇。

長(zhǎng)期以來(lái)，聚合物熱電材料的發(fā)展面臨一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)：如何同時(shí)實(shí)現(xiàn)高電導(dǎo)率和低熱導(dǎo)率。這兩種性能通常相互制約，導(dǎo)致材料的zT值難以突破，嚴(yán)重限制了其實(shí)際應(yīng)用。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，構(gòu)建出一種"多孔無(wú)序-狹道有序"的獨(dú)特雙重結(jié)構(gòu)，成功解決了這一難題。這種結(jié)構(gòu)使材料整體呈現(xiàn)海綿狀，分布著大小不一的無(wú)序孔洞，而納米級(jí)的孔隙則引導(dǎo)聚合物分子形成高度有序的排列，既阻礙了熱量的傳遞，又保證了電子的順暢傳輸。

在制備工藝上，研究團(tuán)隊(duì)采用"聚合物相分離"方法，結(jié)合噴涂技術(shù)實(shí)現(xiàn)了材料的一次成型，顯著降低了生產(chǎn)難度和成本。這種新型熱電塑料薄膜的zT值突破1.5，創(chuàng)造了柔性熱電材料的世界新紀(jì)錄，標(biāo)志著聚合物熱電材料向?qū)嵱没~出了關(guān)鍵一步。

該材料的應(yīng)用前景十分廣闊。只要人體與環(huán)境存在5至10攝氏度的溫差，就能產(chǎn)生可觀的電能。例如，未來(lái)人們晨跑時(shí)佩戴的智能手表可能僅靠體溫就能充電；夏季使用的輕薄貼片可以貼在皮膚上帶來(lái)清涼；這種材料甚至可以編織進(jìn)衣物，變成"移動(dòng)電源"。憑借其低成本和柔性特點(diǎn)，該技術(shù)還能為物聯(lián)網(wǎng)傳感器提供持續(xù)電力，并可貼附在各種曲面設(shè)備上，大大拓展了應(yīng)用范圍。

這項(xiàng)突破不僅推動(dòng)了聚合物熱電材料走向?qū)嵱没罨丝茖W(xué)界對(duì)軟物質(zhì)材料熱電轉(zhuǎn)換機(jī)制的理解，為后續(xù)研究指明了方向。隨著技術(shù)的不斷完善，普通塑料有望轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿桶l(fā)電站，使無(wú)處不在的廢熱轉(zhuǎn)化為寶貴能源，為能源利用開(kāi)辟新的途徑。