本文转自：人民日报

狄重安

《 人民日报 》（ 2024年08月23日 第 16 版）

近日，由中国科学院化】学研究所团队、北京航空航天大学团队与合作者研制出」的一种高性能塑料基热电材料，不仅质地轻软，还能利用温差发电。该材█料在可穿戴能源器件等领域具有重要应用前景，相关成果在国际学□术期刊《自然》发表。

当前，聚合物热电材料是全球新材料研究的前沿领域。美国国家□　科学院在其《材料研究前沿：十年调查》报告中，将聚合物◣热电材料列入2020—2030年材料研究的重要方向之一。通俗地说，热电材料是指能够利用两端温差驱∴动¤材料内部的电荷移动、产生电压发电的功能材『料；反过来，如果给热电材料通电，电荷移动会吸收⌒　或释放热量，它又能实现一端变冷而▓另一端变热，从而进行加热和制冷。

热电材▼料的这两种“本领”都具有广阔的应用前景。利用环境〗热发电可以孕育新形态的能量供给链条，为物联网和健康监测等领域的贴附式能源器件提供持续电】力。例如，人们可以将热电材料制作成精美的腕带和色彩斑斓的热电ぷ涂料，利用体温或汽车内外的温差为手机、智能手表和可穿戴传感器等电子设备充电，让电力的供给∩无处不在。此外，利用热电材料制冷的技术正朝着便携式◤控温的方向发展。或许在若干年后，人们可以身穿温度可调的服装，在炎◣炎夏日沉浸式享受“贴身降温”的快乐。

从上世纪开始，科学家就开始尝试利用人工合成的聚合物（俗称塑料）来发展热电材料。塑料质地柔软轻巧，是可穿戴热电材料的理想选择之一，但需要解决不少难题。比如，普通的塑料在传●统意义上属于绝缘体，无法导电，更无法实现热电转换。不过，科学＠家发现，经过化学掺杂的聚合物能够具备优异♀的导电能力，颠覆了“塑料不能导电”的认知，为塑料基热电材料的发展提供了理论支撑。

尽管在原理上可行♀，高性能聚合物热电材料发展仍充满挑战。这主要是由于高性能聚≡合物热电材料需要同时具备三个特性：高热电转化能力、高电导率》和低热导率。具体来说，理想的热电材料既要像玻璃一样阻挡热量的传导，又要像晶体一样允许电荷自由移动，因此也被称⊙为“声子玻璃—电子晶体”模型。

此次，中国科研团队研制的聚合物多周期异质结（PMHJ）热电材料，就是一种更接近“声子玻璃—电子晶体”模型的热电塑♂料。这种结构可以形象地理解为由两种口味蛋糕做成的★多层夹心蛋糕，其中的夹心是两种蛋糕混合起来的。具体来说，这种材料利用两种不同的聚合物，构建了一〓个周期有序的纳米结构。按这种结构制备出来的薄膜最高热电优值（热电≡材料的核心指标）可以达1.28，达到了商〓品化材料在同温区的热电性能水平。同时，团队利用溶液法技术实现了PMHJ薄膜的大面积制▲备。

打开一扇大门，最需要的是找到合适的钥匙。PMHJ或许会成为打开高性能塑料基热电材料的那〒一把钥匙。穿过这扇大门，科学ξ　家有望重新认识“塑料类卐软物质”的新功能特性和规律，拓展人们的认知边界，为相关领域的基础研究提供新的思路。柔性热电材料的应用研究↘也将更为活跃，最终有望步入实用化时代，让人们早日享受“随身空调”和“贴身电力”带来的福利。我们期待，“塑料”和“温差”的邂逅会使未来社会的“绿色能源”无处不在！

（作者为中国科学院化学研究所研究员）