热电技术能将温差直接转化为电能或实现固态制冷，余热回收、可穿戴供能与温控等领域应用前景广阔。相比无机材料，聚合物热电材料优势在于轻质、柔性、易加工，但长期受困于一个核心矛盾：提升导电性往往会增加热导率，两者难以兼顾。如何在同一材料中既能抑制热传播又能保持高效电荷传输，一直是聚合物热电研究的关键难题。 理想的热电材料应该对热表现得像"玻璃"一样散射强，对电则像"晶体"一样传输有序。这个目标本质上要求材料同时具备"无序"和"有序"两种相反的特性。以往研究通过引入界面与缺陷来增强声子散射，但难以同步提升分子堆积有序性，导致各项性能指标难以协同优化。 在国家自然科学基金委、中国科学院和北京市政府支持下，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依托北京分子科学交叉研究平台，提出了新的解决方案。他们通过相分离临界调控方法，构建了不规则多级孔热电聚合物薄膜，形成"多孔无序—狭道有序"的独特结构：孔在纳米至微米尺度呈无序分布，而孔间狭道区域则实现有序的分子组装。 此结构设计带来了显著效果。一上，多孔无序结构大幅增强了声子散射，使热导率最高降低72%；另一方面，相分离过程中的限域效应促进了链段有序堆积，使载流子迁移率最高提升52%。最终，薄膜的功率因子达到772μW·m⁻1·K⁻2，热导率低至0.16W·m⁻1·K⁻1，343K时获得1.64的ZT值，代表了聚合物热电材料性能的新突破。对应的成果已发表于Science期刊。 从材料工程角度看，这项工作提供了"热与电解耦调控"的可行方案：利用两种聚合物相分离构筑可调孔结构，通过无序孔降低热导率，同时通过限域增强分子有序性提高电输运效率。在工艺层面，薄膜可通过喷涂方式实现大面积制备，满足柔性器件对低成本、可扩展加工的需求，为从实验室走向应用提供了切实可行的路径。 柔性热电器件要实现更广泛应用，还需在材料稳定性、热循环可靠性、界面接触电阻各上继续突破。此次提出的多级孔结构策略为后续研究提供了方法学支撑。随着北京分子科学交叉研究平台等科研基础设施的持续发挥作用，聚合物热电材料有望在余热回收、可穿戴供能与轻量化制冷等领域形成更具竞争力的技术方案，推动产业化应用加速落地。
从分子结构设计到喷涂工艺，这项创新实践完整诠释了"基础研究-应用研究-产业转化"的全链条。在全球碳中和目标驱动能源技术革新的时代，中国科学家用原创性突破证明：在材料科学领域，解构自然规律与重构技术路径的统一，往往是打开产业新局面的关键。