Science！中国科学院化学研究所狄重安团队在柔性材料领域取得重磅研究进展！

柔性可穿戴电子设备的快速发展，对可持续、轻量化的能源供给技术提出了迫切需求。热电材料能够直接将热能转换为电能，为可穿戴设备供电提供了理想方案。其中，共轭聚合物因其本征柔软、可溶液加工等优势，成为构建柔性热电发电机的有力候选者。然而，传统聚合物热电材料的性能转换效率，通常用无量纲热电优值（zT）衡量，长期徘徊在较低水平，且缺乏可规模化制备的工艺，严重制约了其实际应用。如何在保持聚合物柔性与加工优势的同时，大幅提升其热电性能，是领域内亟待解决的关键难题。

2026年3月6日，中国科学院化学研究所狄重安研究员团队在《科学》期刊上发表了题为“Irregular hierarchical-porous polymer for high-performance soft thermoelectrics”的研究论文。这项研究依托北京分子科学国家研究中心等平台，提出了一种通过构建不规则分级多孔结构来优化聚合物热电性能的新策略。

研究团队受“声子玻璃-电子晶体”模型启发，巧妙地在聚合物中引入了尺寸从不足10纳米到数微米的不规则、多级分布的孔洞与孔喉结构。通过精细调控硒取代的DPP聚合物与聚苯乙烯的共混比例，利用临界相转变方法，成功制备了不规则分级多孔热电薄膜。扫描电镜和原子力显微镜图像清晰地展示了这种错综复杂的多孔网络，其孔隙率可调，孔壁间形成了高度有序的纤维状分子堆积结构。这种独特的多孔形貌，一方面通过大量聚合物-孔洞界面增强了声子散射，显著抑制了热传导；另一方面，纳米尺度的限域空间意外地诱导了分子链的更紧密堆积，提高了结晶度和载流子迁移率，弥补了多孔结构可能对电荷传输造成的负面影响。

进一步的掠入射X射线衍射等表征揭示，随着聚合物比例优化，薄膜的π-π堆积距离从3.70 Å缩短至3.61 Å，结晶相干长度增加，分子排列更为规整。霍尔效应、太赫兹等测试证实，载流子迁移率最高提升了52%。基于这种协同优化，最佳配比的薄膜在343开尔文（约70摄氏度）下，其晶格热导率降低了72%，同时保持了优异的电导率和塞贝克系数，最终实现了高达1.64的热电优值，刷新了柔性聚合物热电材料的性能纪录。该值远超常规聚合物和部分柔性无机材料，甚至可与商用碲化铋块体材料相媲美。

除了性能卓越，该多孔薄膜的制备工艺极其简单，与喷涂法等大面积生产技术完美兼容。研究团队展示了基于此方法制备的热电发电机，可在纸张、纺织品等多种基底上成膜。一个包含108个热电腿的器件在40K温差下，归一化功率密度达到1.28 μW cm⁻² K⁻²，并能在人体手臂上稳定产生电压。经过上万次弯曲循环后，薄膜的电导率仍能保持93%，展现出优异的机械柔性和应用潜力。该设计策略还被证实可拓展至其他多种聚合物体系，为开发下一代高性能、可穿戴、可持续的绿色能源技术提供了切实可行的新路径。

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