中国科学家研制新型聚合物材料 有望应用于可穿戴设备供能

“热电塑料”和“温差”的邂逅能够产生让人触手可及的清洁能源。7月25日，从中国科学院化学研究所获悉，该所研究员朱道本、狄重安团队联合有关团队瞄准这一目标，研制出新型高性能聚合物热电材料——PMHJ薄膜，为高性能塑料基热电材料研究提供了全新思路。

这一重要研究进展的论文近日在线发表于国际学术期刊《自然》。研究团队介绍：“这种高性能塑料基热电材料，又轻又软，在有温度差的时候还可以发电，是实现可穿戴能源器件的技术路径之一。”

碳元素可以与氢、氧、氮、磷、硫等元素形成化学键，从而构建出各种有机分子，这些分子单体通过周期性的键合可以形成高分子量的聚合物。目前，人工合成的聚合物，尤其是塑料，已经成为人们日常生活和高科技领域不可缺少的材料。其中，导电聚合物不但具有和传统塑料类似的柔性、易加工性和低成本等特点，还可以通过分子设计和化学掺杂携带电荷，从而表现出导电性。

更为神奇的是，很多导电聚合物可以作为热电材料。换言之，当聚合物薄膜两端的温度出现高低差时，材料两端就会产生电动势，而当在材料两端构建导电回路并施加电压时，导电塑料薄膜的两端也会产生温度差。

“具体来说，材料需要像玻璃一样阻挡热量（声子）传导，但又像晶体一样允许电荷自由移动，也就是让声子‘寸步难行’而让电荷‘畅通无阻’。”科研团队介绍，很多高电导聚合物薄膜具有有序分子排列的结晶区，和理想的“声子玻璃”有很大差异，直接制约了聚合物热电性能的提高。

此次，科研团队利用两种不同的聚合物，研发出具有不同结构特征的PMHJ薄膜。该薄膜不但可以保证有效的电荷传输，同时可以高效散射声子与类声子传播。业内专家认为，该研究打破了现有高性能聚合物热电材料不依赖热输运调控的认知局限，为塑料基热电材料领域的持续发展提供了新路径。