重大突破！中國科學家攻克材料領域關鍵難題，衣服將變成移動電源

智能手表靠體溫供電、衣服變成隨身電源，這些曾經只存在于科幻電影中的場景，正加速照進現實，這真的是顛覆性技術。

3月6日，國際頂級學術期刊《科學》在線發表了一項來自中國的重大突破——中國科學院化學研究所朱道本院士、狄重安研究員團隊成功研制出一種“千瘡百孔”的新型柔性熱電薄膜，這種材料的核心性能指標熱電優值（zT值）在約70攝氏度（343開爾文）下達到1.64，刷新了柔性熱電材料同溫區性能的世界紀錄。

這一研發成果標志著我國科學家攻克了該領域長期存在的關鍵難題，為未來可穿戴設備自供電、貼片式固態制冷等顛覆性技術提供了堅實的材料支撐。

01、熱電材料

熱電材料被譽為“能量魔術師”，這種魔力源于塞貝克效應和帕爾貼效應2種基本物理效應。

①當材料兩端存在溫差時，熱能可直接轉化為電能，稱之為塞貝克效應；

②反之，通電后材料一端發熱、一端制冷，稱之為帕爾貼效應。

整個過程無需燃料、沒有噪音與污染，是典型的綠色能源技術。這種特性使得高性能熱電材料在回收工業廢熱、實現電子設備固態制冷，尤其是為物聯網傳感器、可穿戴設備提供自持續能源方面，具有無可估量的應用前景。

然而，理想熱電材料需同時滿足“聲子玻璃-電子晶體”的苛刻要求，即對熱傳導，材料需像玻璃一樣結構無序以阻隔聲子（熱振動的量子）；對電荷傳輸，則需像晶體一樣分子排列高度有序以保證電子暢通。這對傳統聚合物材料而言，如同要求“一扇門既隔音又透氣”，是難以兼顧的矛盾。

02、攻克難題

長期以來，聚合物熱電材料的zT值大多低于0.5，遠遜于性能可達1.0-1.4的柔性無機材料，成為其走向實用化的核心瓶頸。

此次，中國研究團隊創新性地提出了“無序中創造有序”的新策略。他們通過“聚合物相分離”方法，將兩種塑料混合后令其自然“分家”，構建出一種內部布滿尺寸、形狀各異無序孔洞的特殊結構。

這些孔洞如同“崇山峻嶺”，能有效散射聲子、抑制熱傳導，使材料熱導率降低72%；

同時，納米級的孔隙產生的“限域效應”，又像模具般迫使導電聚合物分子高度有序排列，形成電荷傳輸的“高速公路”，將載流子遷移率最高提升52%。

這種“多孔無序-狹道有序”的協同設計，成功實現了電-熱輸運的解耦與協同提升。

03、刷新世界紀錄

這項突破的深遠意義，不僅在于性能指標的歷史性跨越——使聚合物熱電材料zT值首次突破1.5并超越同溫區柔性無機材料，更在于其通往實用化的關鍵優勢。

這種材料制備工藝與噴涂技術高度兼容，可像“噴油漆”一樣實現大面積、一次成型加工，大幅降低了制備難度與成本。

研究團隊指出，人體與環境之間僅存在5℃到10℃的微小溫差，就足以讓這種薄膜產生可觀的電能。

圖片源自網絡

基于這種材料的突破，我們身邊普通的“塑料”制品有望變身為微型發電站或者貼身空調。

比如，我們佩戴的智能手表或健康監測貼片，可以依靠體溫持續供電，擺脫頻繁充電的困擾；

或者，在炎炎夏日，一片輕薄如紙的柔性貼片貼在皮膚上，就能像空調一樣實現精準制冷；

如果把這種材料織入衣服里面，就成了隨身的“移動電源”，或貼附于各種曲面，為海量的物聯網傳感器提供持續、綠色的電能。