記者從中國科學(xué)院化學(xué)研究所獲悉，該所朱道本院士、狄重安研究員聯(lián)合國內(nèi)合作者，研制出一種具有不規(guī)則多級(jí)孔結(jié)構(gòu)的塑料熱電薄膜，其核心性能指標(biāo)創(chuàng)造了柔性熱電材料的同溫區(qū)性能紀(jì)錄，為可穿戴發(fā)電設(shè)備、貼附式制冷器件、物聯(lián)網(wǎng)傳感器等技術(shù)提供了材料支撐。
熱電材料能夠?qū)崿F(xiàn)熱能和電能之間的轉(zhuǎn)換：當(dāng)材料兩端存在溫差時(shí)，熱能可直接轉(zhuǎn)化為電能；通電后，材料則會(huì)出現(xiàn)一端變熱、另一端變冷的現(xiàn)象。這一特性使熱電材料在廢熱回收、固態(tài)制冷等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。
與傳統(tǒng)的無機(jī)熱電材料相比，聚合物熱電材料具有質(zhì)輕、柔性好、制備成本低等優(yōu)勢。但長期以來，聚合物熱電材料的核心性能指標(biāo)一直相對落后，成為制約其走向?qū)嵱没年P(guān)鍵瓶頸。
針對熱電材料難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效傳輸電流與有效阻隔熱量的難題，科研團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性提出在無序中創(chuàng)造有序的協(xié)同調(diào)控理念。團(tuán)隊(duì)研制出新型塑料熱電薄膜，其內(nèi)部布滿尺寸各異、形狀不一、分布無序的納米至微米級(jí)孔洞，可大幅抑制熱傳導(dǎo)。同時(shí)，納米級(jí)的孔隙又能促使聚合物分子有序排列，顯著提升電荷輸運(yùn)性能。
塑料熱電薄膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想與表征結(jié)果。（中國科學(xué)院化學(xué)研究所供圖）
研究人員介紹，這一設(shè)計(jì)就像在崎嶇山地中修建高速公路，無序孔洞迫使熱量“翻山越嶺”，有序分子通道則保障電子“高速通行”。
據(jù)悉，相關(guān)成果于北京時(shí)間3月6日發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。（記者劉禎、胡喆）
