热电材料作为一种能够直接将热能与电能相互转换的功能材料，在能源利用和环保领域具有重要应用价值。
然而，传统热电材料多为无机陶瓷或金属化合物，存在成本高、脆性大、难以柔性加工等局限。
相比之下，聚合物热电材料具有成本低廉、质量轻、易于加工等优势，但其热电性能长期低于无机材料，成为制约其实际应用的主要瓶颈。
中国科学院化学研究所朱道本、狄重安研究团队与张德清课题组等合作，依托北京分子科学交叉研究平台和分子材料与器件研究测试平台，针对这一难题进行了深入研究。
研究团队发现，热电材料的理想模型是"声子玻璃-电子晶体"，即材料需要同时具备无序性和有序性两种相互矛盾的特征。
此前的多周期异质组装理念虽然通过引入无序异质界面提升了热电性能，但无法协同优化多种热电参数，难以充分发挥材料潜能。
基于这一认识，研究团队创新性地提出了"无序中创造有序"的新思路。
他们利用PDPPSe-12和PS两种聚合物的相分离特性，通过精准调控相分离过程，构筑了具有独特结构特征的薄膜材料。
该材料呈现"多孔无序-狭道有序"的结构形态，即孔结构在纳米至微米尺度上呈现多级无序分布，而孔间区域则展现有序的分子组装特征。
这种巧妙的结构设计实现了两种看似矛盾的特性的统一。
在这种结构设计下，材料的热学和电学性能均得到显著改善。
多孔结构产生的声子-边界散射、声子-声子相互作用与尺寸效应等多重声子散射机制，使热导率降低了72%，有效抑制了热振动传播。
同时，相分离过程中的限域效应增强了聚合物分子的有序组装，载流子迁移率最高提升了52%，显著提高了材料的导电性能。
研究成果表明，优化后的薄膜材料功率因子最高达到772微瓦每米每开尔文平方，热导率最低为0.16瓦每米每开尔文，在343开尔文温度下最高热电优值达到1.64，实现了聚合物热电材料性能的新突破。
这一性能指标的提升，标志着聚合物热电材料向实用化应用迈出了关键一步。
值得注意的是，该材料具有良好的可制造性。
研究团队利用喷涂技术实现了大面积薄膜的制备，这为后续的产业化应用奠定了基础。
相比传统的复杂制造工艺，喷涂技术具有成本低、效率高、易于规模化等优势，使得该材料在低成本柔性发电和制冷器件等领域具有重要的应用潜力。
此项研究建立了聚合物热电材料电荷输运与声子散射解耦调控的新理论框架，为热电塑料及其柔性热电器件的持续突破提供了新的技术路径。
相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》杂志。
北京分子科学交叉研究平台作为北京市布局的第二批交叉研究平台，总投资约3亿元，建筑面积1.6万平方米，由中国科学院化学研究所与北京怀柔科学城建设发展有限公司共同建设。
该平台的建成与运营，为我国基础研究和应用研究的融合创新提供了重要支撑。
从基础研究的原始创新到产业转化的路径探索，这项研究标志着我国在新材料领域已实现从跟跑向并跑的转变。
随着"十四五"新材料产业发展规划的深入推进，此类颠覆性技术的突破不仅将重塑全球热电材料产业格局，更将为我国实现"双碳"目标提供全新的技术解决方案。
科学界期待，这一"中国方案"能催生更多从实验室走向生产线的创新范例。