中国科学家突破热电材料瓶颈，塑料薄膜创新提升性能

记者从中国科学院化学研究所获悉，该所朱道本院士、狄重安研究员联合国内合作者，成功研制出一种具有不规则多级孔结构的塑料热电薄膜。这项创新使得该材料的核心性能指标在柔性热电材料领域创下新纪录，为可穿戴发电设备、贴附式制冷器件、物联网传感器等技术提供了重要的材料支持。

热电材料能够实现热能和电能之间的转换：当材料两端存在温差时，热能可直接转化为电能；通电后，材料则会出现一端变热、另一端变冷的现象。这一特性使热电材料在废热回收、固态制冷等领域具有广阔应用前景。

新材料的突破与优势

与传统的无机热电材料相比，聚合物热电材料具有质轻、柔性好、制备成本低等优势。然而，长期以来，聚合物热电材料的核心性能指标一直相对落后，成为制约其走向实用化的关键瓶颈。

针对热电材料难以同时实现高效传输电流与有效阻隔热量的难题，科研团队创新性提出在无序中创造有序的协同调控理念。团队研制出新型塑料热电薄膜，其内部布满尺寸各异、形状不一、分布无序的纳米至微米级孔洞，可大幅抑制热传导。同时，纳米级的孔隙又能促使聚合物分子有序排列，显著提升电荷输运性能。

“这一设计就像在崎岖山地中修建高速公路，无序孔洞迫使热量‘翻山越岭’，有序分子通道则保障电子‘高速通行’。”——研究人员

塑料热电薄膜的结构设计思想与表征结果显示，这一突破不仅在材料科学领域具有重要意义，也为未来的应用提供了广阔的前景。热电材料的应用潜力巨大，尤其是在当前全球能源紧缺和环保压力日益增加的背景下，开发高效的能量转换材料显得尤为重要。

据悉，相关成果已于北京时间3月6日发表在国际学术期刊《科学》上，标志着中国科学家在热电材料研究领域取得了重要进展。

尽管这一研究取得了显著的进展，但要实现大规模商业化应用，仍需解决诸多挑战。首先是材料的稳定性和耐久性，其次是如何在大规模生产中保持材料的高性能。

专家指出，未来的研究方向可能包括优化材料的制备工艺、提高材料的环境适应性，以及探索更多的应用场景。随着技术的不断进步，热电材料有望在更多领域发挥作用，从而推动可持续能源技术的发展。

这一创新不仅为科学界带来了新的研究思路，也为产业界提供了新的发展方向。随着研究的深入和应用的拓展，塑料热电薄膜有望在未来的能源转换和管理中发挥更大的作用。