我国科学家研制出高性能“温差发电”塑料

本文转自：人民网

人民网北京7月26日电 （记者赵竹青）记者从中国科学院获悉，我国科学家研制出了一种高性能塑料基热电材料，这个材料又轻又软，并且有温度差的时候还会发电，是实现可穿戴能源器件的技术路径之一。

这一成果由中国科学院化学研究所朱道本/狄重安研究团队、北京航空航天大学赵立东课题组及国内外其他7个研究团队合作完成，相关论文发表在7月24日晚出版的国际学术期刊《自然》上。

在很多人看来，塑料是不能导电的。但实际上很多塑料也能导电，这种塑料被称为导电聚合物。科学家们发现，让这种导电聚合物薄膜出现温差，它就可以发电，这就是聚合物热电材料。我国科学家近日在这一领域取得重要进展，提出并构建了聚合物多周期异质结（PMHJ）热电材料，有望大幅提升材料的热电性能，从而为高性能塑料基热电材料的研究提供全新思路。

“很多导电聚合物可以作为热电材料，当对这种材料施加温度差时，材料两端会产生电动势；当在这种材料两端构建导电回路并施加电压时，材料两端也会产生温度差。”文章通讯作者、中国科学院化学研究所研究员狄重安介绍。

基于这些现象，人们就可以利用轻质与柔软的塑料来实现温差发电，发展贴附式和可穿戴的绿色能源；也有望将其编织成塑料纤维，变成可以控制温度的服装。这些功能的实现都需要发展高性能的聚合物热电材料，该领域的研究成为材料科学的前沿热点和最具挑战的方向之一。

研究人员介绍，这种新发明的PMHJ热电材料，利用两种不同的聚合物构建周期有序的纳米结构，其中每种聚合物的厚度均小于10纳米，两种材料的界面约为2个分子层的厚度，并且界面层内部呈现体相混合的特征。这一纳米限域的结构有望大幅提升材料的热电性能，从而为高性能塑料基热电材料的研究提供全新思路。在接下来的实验中研究人员发现，PMHJ结构具有优异的普适性，其加工方式与溶液法制备技术兼容，在柔性供能器件方面具有重要应用潜力。

这一研究打破了现有高性能聚合物热电材料不依赖热输运调控的认知局限，为塑料基热电材料领域的持续发展提供了新路径。研究人员介绍：“用体温为手机充电，让篝火成为野营的电力之源……或许在不久的将来，这种材料能够产生各种触手可及的清洁能源。”