科學通報 | 國家自然科學基金視角下我國熱電能量轉換技術的研究現狀與發展趨勢

近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所史迅課題組及其合作者在《科學通報》發表題為“國家自然科學基金視角下我國熱電能量轉換技術的研究現狀與發展趨勢”的觀點文章，依托國家自然科學基金委員會工程與材料科學部支持的戰略管理類專項項目，對中國熱電能量轉換技術的研究現狀與發展趨勢進行了深入調研，系統分析了熱電材料與器件發展、論文發表、專利申請、人才隊伍等方面的現狀和態勢，以及基金委在熱電領域的項目布局與支持情況。

在熱電研究領域中，我國已取得國際領先地位，科研產出貢獻尤為突出：在新效應、新機制以及新技術的驅動下，熱電材料研究取得了顯著進展，多種材料體系的熱電優值（ZT值）提升至2.0以上；熱電器件研究也取得重大突破，發電器件在不同溫區已實現10–15%的轉換效率，而制冷器件的最高制冷溫差在室溫下已達到70 K以上，有望打破國外在高端熱電制冷器件的壟斷格局。

2014至2024年間，我國科研人員在熱電材料與器件領域發表的SCI論文達14793篇，遠超其它國家。在頂級期刊發文量方面，我國同樣領跑全球，過去十年間我國貢獻了該領域全球近50%的高影響力論文。專利申請同樣活躍，自2016年起我國熱電專利申請量已躍居全球首位，但核心專利數量及技術創新強度仍有提升空間。

國家自然科學基金委員會工程與材料科學部通過頂層設計，在推動我國熱電領域發展中發揮了重要作用。通過設立重點項目群、重大研究計劃集成項目等多種方式，凝聚優勢力量，系統支持了從基礎理論、材料設計到器件集成的全鏈條研究，促進學科交叉合作，并構建了覆蓋科研全周期的人才培養體系，培養了一支高水平人才隊伍，為熱電領域發展奠定了堅實基礎。

盡管成就顯著，我國熱電技術發展仍面臨嚴峻挑戰。基礎研究方面，亟需發展電熱輸運協同調控新方法，開發低溫、近室溫和寬溫域高性能熱電材料；高效、穩定、長壽命熱電器件的工程化仍是瓶頸，器件結構設計、批量化低成本制造技術、可靠性評價及柔性/智能化器件開發需重點突破。應用與產業化方面，產學研結合深度不足，全國專注熱電產業化的規模化企業不足20家，研發力量薄弱；科研成果轉化困難，缺乏統一、權威的材料與器件性能測試標準和服務體系。政策層面，亟需加強產學研合作以面向市場需求應用，并制定配套政策以彌合實驗室成果到市場的轉化鴻溝。

未來，亟需積極探索顛覆性、變革性的研究思路與策略，有效整合各方資源，在材料、器件以及工程應用等方面取得突破性發展與創新成果。

文章信息

邢通，史迅，陳立東，等. 國家自然科學基金視角下我國熱電能量轉換技術的研究現狀與發展趨勢. 科學通報.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-0527

https://www.sciengine.com/doi/10.1360/CSB-2025-0527.

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