高性能有机热电材料的研究有了新进展，这个突破让科幻场景离我们更近了。想象一下，我们戴的智能手表不用充电，只要体温就够了，夏天在身上贴片薄膜就可以凉爽。我国科学家研发了一种可穿戴发电设备和贴附式制冷的关键材料——不规则多级孔结构的塑料热电薄膜，这个材料给物联网传感器提供了支持。全球每年超过60%的能源以废热形式散失，回收这些废热可带来巨大节能减排潜力。这个热电材料既能转化热能为电能又无污染、无噪音。柔性热电材料可以贴附在人体或衣物上，把周围的废热转化为电能。理想的柔性热电材料需要高电导率和低热导率的特性。研究团队提出了无序和有序协同调控理念，就像修建高速公路一样创造了无序孔洞和有序分子通道，成功实现了电—热输运的解耦和协同提升。为了制作出这种结构，研究人员利用了聚合物相分离方法，通过控制条件精确调控孔洞的大小和分布。这个过程中导电聚合物被挤压在狭小空间里，反而促进了分子排列整齐。新制备的不规则多级孔热电塑料（IHP-TEP）薄膜取得了很多突破：热导率降低72%，载流子迁移率提升52%，功率因子达到772μW·m-1·K-2，zT值突破1.64。有机材料的柔性特点使其应用场景更广泛。之前制作高性能柔性热电材料需要重复100次工艺要求，这次新方法兼容喷涂工艺——可以一次成型或大面积制造。这项研究突破了在弱相互作用主导的有机材料中实现电—热输运协同调控的限制，推动聚合物热电材料走向实用化。中国科学院化学研究所参与了此次研究。