在很多人看來，塑料是不能導(dǎo)電的。但實(shí)際上很多塑料也能導(dǎo)電，這種塑料被稱為導(dǎo)電聚合物。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，讓這種導(dǎo)電聚合物薄膜出現(xiàn)溫差，它就可以發(fā)電，這就是聚合物熱電材料。我國科學(xué)家近日在這一領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，提出并構(gòu)建了聚合物多周期異質(zhì)結(jié)（PMHJ）熱電材料，有望大幅提升材料的熱電性能，從而為高性能塑料基熱電材料的研究提供全新思路。

這一成果由中國科學(xué)院化學(xué)研究所朱道本/狄重安研究團(tuán)隊、北京航空航天大學(xué)趙立東課題組及國內(nèi)外其他7個研究團(tuán)隊合作完成，相關(guān)論文發(fā)表在7月24日晚出版的國際學(xué)術(shù)期刊《自然》上。

當(dāng)人們認(rèn)識到塑料能夠?qū)щ姾螅�其柔性、易加工和低成本等特點(diǎn)，讓光彩奪目的柔性顯示屏走進(jìn)了日常生活。“很多導(dǎo)電聚合物可以作為熱電材料，當(dāng)對這種材料施加溫度差時，材料兩端會產(chǎn)生電動勢；當(dāng)在這種材料兩端構(gòu)建導(dǎo)電回路并施加電壓時，材料兩端也會產(chǎn)生溫度差。”文章通訊作者、中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員狄重安介紹。基于這些現(xiàn)象，美好的應(yīng)用前景出現(xiàn)了——貼附式和可穿戴的綠色能源、能控制溫度的服裝……但這些功能的實(shí)現(xiàn)還需要發(fā)展高性能的聚合物熱電材料。這是目前材料科學(xué)的前沿?zé)狳c(diǎn)和最具挑戰(zhàn)的方向之一。

到目前為止，現(xiàn)有聚合物材料的室溫區(qū)熱電優(yōu)值遠(yuǎn)低于商品化無機(jī)熱電材料的性能。

研究人員介紹，這種新發(fā)明的PMHJ熱電材料，利用兩種不同的聚合物構(gòu)建周期有序的納米結(jié)構(gòu)，其中每種聚合物的厚度均小于10納米，兩種材料的界面約為2個分子層的厚度，并且界面層內(nèi)部呈現(xiàn)體相混合的特征。這一納米限域的結(jié)構(gòu)有望大幅提升材料的熱電性能，從而為高性能塑料基熱電材料的研究提供全新思路。在接下來的實(shí)驗(yàn)中研究人員發(fā)現(xiàn)，PMHJ結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的普適性，其加工方式與溶液法制備技術(shù)兼容，在柔性供能器件方面具有重要應(yīng)用潛力。

這一研究打破了現(xiàn)有高性能聚合物熱電材料不依賴熱輸運(yùn)調(diào)控的認(rèn)知局限，為塑料基熱電材料領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展提供了新路徑。研究人員介紹：“用體溫為手機(jī)充電，讓篝火成為野營的電力之源……或許在不久的將來，這種材料能夠產(chǎn)生各種觸手可及的清潔能源。”

分享讓更多人看到