新型塑料薄膜能把热能变成电能的“能量转换器”

中央电视台记者帅俊全和褚尔嘉报道,由中国科学院化学研究所的朱道本院士、狄重安研究员牵头,联合国内同行共同研发出一种新型的塑料薄膜。这种薄膜原本的成分是普通的塑料,现在已经被改造成了能把热能变成电能的“能量转换器”。团队通过创新设计,给材料弄出了一种不规则的多级孔结构。具体来说,这种结构像是海绵一样遍布大小不一、形状各异的孔洞,而纳米级的孔隙则像是模具一样,能够引导聚合物分子排列得非常整齐。这种双重结构既阻碍了热量的传递,又让电子跑得特别顺,成功地实现了电能和热能传输的解耦和同步提升。在制备方法上,他们采用了“聚合物相分离”的工艺,结合喷涂技术可以一次性成型,大幅降低了制作难度。 这种材料的核心性能指标热电优值(zT值)已经突破了1.64,打破了柔性热电材料同温区的世界纪录。我们都知道热电材料是个“能量魔术师”,依靠塞贝克效应和帕尔贴效应就能发电和制冷,完全不需要燃料和噪音。尤其是柔性热电材料不仅柔软可弯,还能贴合人体或曲面这种地方。过去因为高电导率和低热导率很难同时拥有,导致聚合物热电材料的性能远不如无机材料。这次突破彻底解决了这个问题。 据了解,这个团队是在中国科学院化学研究所工作的。未来只要人体与环境有5℃到10℃的温差,就能产生可观的电能。比如我们戴着智能手表晨跑时,光靠体温就能给手表充电;在炎热的夏天贴一片薄片在皮肤上就能清凉;甚至还能把这种材料织进衣服里变成“移动电源”。凭借低成本的优势,它还能为物联网传感器持续供电。 这次研究不仅把聚合物热电材料的zT值提升到了超过1.5的历史新高,还为后续的研究提供了清晰的路线图。以后普通的塑料有望变成微型发电站,让我们周围无处不在的废热变成宝贵的能源。(总台央视记者 帅俊全 褚尔嘉)