中國科學院化學研究所近日宣布，由朱道本院士與狄重安研究員領銜的科研團隊，聯合國內多家科研機構，成功開發出一種具有不規則多級孔結構的塑料熱電薄膜。該材料在熱電性能上取得重大突破，其熱電優值（zT值）達到1.64，刷新了柔性熱電材料在相同溫度范圍內的全球紀錄，為可穿戴設備、貼附式制冷和物聯網傳感器等領域提供了關鍵材料支持。
熱電材料因其獨特的能量轉換特性，被稱為"能量魔術師"。這類材料通過塞貝克效應和帕爾貼效應，能夠在無需燃料和機械運動的情況下實現熱能與電能的相互轉換，在節能環保和新能源開發領域具有重要應用價值。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雜曲面上，將人體或環境中的廢熱轉化為電能，成為回收利用廢熱的理想選擇。
長期以來，聚合物熱電材料的發展面臨一個關鍵挑戰：如何同時實現高電導率和低熱導率。這兩種性能通常相互制約，導致材料的zT值難以突破，嚴重限制了其實際應用。研究團隊通過創新設計，構建出一種"多孔無序-狹道有序"的獨特雙重結構，成功解決了這一難題。這種結構使材料整體呈現海綿狀，分布著大小不一的無序孔洞，而納米級的孔隙則引導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，研究團隊采用"聚合物相分離"方法，結合噴涂技術實現了材料的一次成型，顯著降低了生產難度和成本。這種新型熱電塑料薄膜的zT值突破1.5，創造了柔性熱電材料的世界新紀錄，標志著聚合物熱電材料向實用化邁出了關鍵一步。
該材料的應用前景十分廣闊。只要人體與環境存在5至10攝氏度的溫差，就能產生可觀的電能。例如，未來人們晨跑時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清涼；這種材料甚至可以編織進衣物，變成"移動電源"。憑借其低成本和柔性特點，該技術還能為物聯網傳感器提供持續電力，并可貼附在各種曲面設備上，大大拓展了應用范圍。
這項突破不僅推動了聚合物熱電材料走向實用化，更深化了科學界對軟物質材料熱電轉換機制的理解，為后續研究指明了方向。隨著技術的不斷完善，普通塑料有望轉變為微型發電站，使無處不在的廢熱轉化為寶貴能源，為能源利用開辟新的途徑。
