北京
原文發表于 《科技導報》2026年第6期科技新聞-前沿動態
“貼片式”能源材料讓體溫也能發電
IHP-TEP結構的設計思想與表征結果
（圖片來源：中國科學院化學研究所）
在現代能源利用中，超過60%的原始能量最終以廢熱形式流失。如何高效捕獲這些熱能并將其轉化為電能，是能源科學領域的長期挑戰。熱電技術憑借無運動部件、靜音且高可靠的優勢，成為廢熱回收的理想方案。然而，傳統無機熱電材料雖性能出色卻脆性大、成本高，難以滿足未來可穿戴電子設備對柔性與輕量化的需求。
中國科學院化學研究所朱道本與狄重安團隊構建了一種名為“不規則多級孔熱電聚合物”（irregular hierarchical porous ther melectric polymer，IHP-TEP）的新型材料，其熱電優值（ZT）在同溫區達到1.64。這一指標不僅刷新了柔性熱電材料的世界紀錄，更標志著有機材料在能量轉換效率上首次具備了挑戰傳統無機材料的實力。2026年3月5日，相關研究成果發表于Science。
評價熱電材料優劣的ZT值受制于導電率與熱導率的“矛盾共生”。理想的材料需要像金屬一樣導電，同時像玻璃一樣隔熱。但在大多數物質中，電荷與熱量的傳輸高度耦合，提升導電往往導致熱導率同步上升，這限制了有機材料性能的進一步突破。朱道本團隊的設計思路在于通過微觀結構調控，強制實現電與熱的 “解耦”。
該工作的核心創新在于一種 “不規則多級孔”結構。這種結構并不追求規整，而是利用其“不規則性”構建了一座熱量的“迷宮”。當熱能試圖通過晶格振動（聲子）傳播時，這些多尺度界面會產生極強的散射作用，使材料的晶格熱導率大幅下降了約72%。
在封鎖熱量的同時，這種孔洞結構意外地優化了電子的流動。在材料成型過程中，聚合物分子鏈被限域在孔洞間的狹窄通道內，迫使原本雜亂的分子產生高度規整的定向排列。這種納米限域效應顯著提升了載流子的遷移率，使導電性能提高了52%。這種“熱阻電通”的奇妙特性，是IHP-TEP材料實現性能飛躍的關鍵。
實驗驗證，僅需5℃的微小溫差，每平方厘米材料即可產生超過100 μW的電能。這意味著，僅靠人體體溫與環境的溫差，這類材料就能為心率傳感器、血糖儀等可穿戴醫療設備提供持續且穩定的電力支撐，無需頻繁更換電池。
更具產業意義的是，IHP-TEP材料展現了極佳的加工性能。作為一種聚合物，它能夠通過噴涂、印刷等低成本、大面積的工藝進行生產。這為熱電模塊的規模化應用鋪平了道路，使其有望像貼紙一樣覆蓋在各種異形廢熱源表面。
（綜合：Science、中國科學院化學研究所）
《科技導報》創刊于1980年，中國科協學術會刊，主要刊登科學前沿和技術熱點領域突破性的研究成果、權威性的科學評論、引領性的高端綜述，發表促進經濟社會發展、完善科技管理、優化科研環境、培育科學文化、促進科技創新和科技成果轉化的決策咨詢建議。常設欄目有院士卷首語、科技新聞、科技評論、本刊專稿、特色專題、研究論文、政策建議、科技人文等。
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