记者从中国科学院官方网站获悉,中国科学院化学研究所等科研团队近日在热电材料领域取得重要进展,成功研制出一种具有不规则多级孔结构的塑料热电薄膜。
这一成果不仅刷新了柔性热电材料的性能纪录,更为破解能源利用难题开辟了新路径。
能源浪费一直是全球可持续发展面临的严峻挑战。
据统计,全球每年超过60%的能源以废热形式散失,如何有效回收利用这些低品位热能,成为节能减排的关键突破口。
热电材料作为能够实现热能与电能直接转换的功能材料,具有无需燃料、无噪音、无污染等显著优势,被视为新型绿色能源技术的重要方向。
然而,传统热电材料多为刚性无机材料,难以适应曲面贴附、柔性穿戴等新兴应用场景,这成为制约技术推广的瓶颈。
柔性热电材料的研发面临着一个经典的科学难题。
理想的热电材料需要同时具备高电导率和低热导率,即科学界所称的"声子玻璃-电子晶体"特性。
这意味着材料既要像晶体一样让电子畅通无阻,又要像玻璃一样阻挡热量传导。
在弱相互作用主导的有机材料体系中,实现这种看似矛盾的性能组合,长期被认为是难以逾越的技术壁垒。
此次研究团队创新性提出"无序-有序"协同调控理念,为破解这一难题找到了巧妙方案。
研究人员在材料中构建不规则多级孔洞结构,这些无序分布的孔洞如同崎岖山路,迫使热量传导路径曲折漫长,大幅降低了热导率;与此同时,材料内部保持有序的分子排列通道,为电子输运提供高速公路,确保了高电导率。
这种设计理念实现了电输运与热输运的有效解耦,使两种看似冲突的性能要求得以协同提升。
在全球竞逐碳中和目标的今天，这项源于基础研究的材料突破，既展现了科技创新的"硬实力"，更彰显了我国科研人员攻坚克难的"软智慧"。
当实验室的微观探索遇见宏观的能源需求，这场始于分子尺度的革命，或将重新定义未来人与能源的相处方式——不再是单向索取，而是形成体温发电、废热利用的可持续循环。
这种"变废为宝"的科技哲学，正是生态文明时代最具前瞻性的发展注解。