隨著可穿戴電子、物聯(lián)網(wǎng)傳感器、柔性能源器件的快速發(fā)展，柔性熱電材料因其可實現(xiàn)低溫廢熱、人體體溫與電能的直接轉(zhuǎn)換，成為能源領(lǐng)域的研究熱點。共軛聚合物具有質(zhì)量輕、機械柔性優(yōu)異、溶液可加工性強、易于大面積制備等突出優(yōu)勢，被視為柔性熱電的理想候選體系。

然而，傳統(tǒng)致密聚合物熱電薄膜存在難以突破的瓶頸：一方面分子鏈堆積無序、晶域尺寸小，導致載流子遷移率低、電導率不足；另一方面聚合物內(nèi)部聲子傳輸路徑連續(xù)，晶格熱導率難以有效抑制，使得熱電優(yōu)值（ZT）普遍偏低，遠不能滿足實用化需求。如何在保持材料柔性的前提下，協(xié)同優(yōu)化電導率、塞貝克系數(shù)并降低熱導率，是柔性有機熱電領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵科學問題。

近日，全球材料科學與能源領(lǐng)域迎來一項里程碑式突破 ——中國科學院化學研究所朱道本院士、狄重安研究員團隊在國際頂級期刊《Science》上發(fā)表重磅成果：Irregular hierarchical porous polymer films for high-performance flexible thermoelectrics（不規(guī)則多級孔聚合物薄膜用于高性能柔性熱電）。該研究一舉攻克柔性聚合物熱電領(lǐng)域長期存在的科學難題，為新一代柔性能源技術(shù)開辟了全新路徑。

此次團隊提出的不規(guī)則多級孔聚合物薄膜（IHPTEP），從結(jié)構(gòu)本源實現(xiàn)關(guān)鍵突破。材料呈現(xiàn) “多孔無序狹道有序” 獨特特征：跨尺度、非規(guī)整的孔道網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建多重聲子散射中心，使晶格熱導率大幅降低 72%，最低僅 0.16 W?m?1?K?1；同時孔壁限域效應驅(qū)動共軛分子鏈高度有序組裝，載流子遷移率顯著提升 52%，實現(xiàn)電導率與塞貝克系數(shù)協(xié)同優(yōu)化，功率因子高達 772 μW?m?1?K?2。

在 343 K 測試條件下，該材料熱電優(yōu)值 ZT 突破 1.64，刷新柔性聚合物熱電同溫區(qū)世界紀錄，性能超越傳統(tǒng)有機體系并比肩高端柔性無機材料，真正實現(xiàn) “聲子強散射、電子高傳輸” 的理想熱電輸運狀態(tài)。更具價值的是，材料在反復彎曲循環(huán)中保持性能穩(wěn)定，兼顧超高熱電效率與優(yōu)異機械柔性，為柔性器件長期可靠服役提供堅實保障。

這項成果不僅破解了柔性熱電 “電熱輸運矛盾” 的科學難題，更建立了無序結(jié)構(gòu)調(diào)控分子有序與熱電性能的全新范式，將推動柔性熱電從實驗室研究加速走向產(chǎn)業(yè)化應用，為可穿戴能源、低品位熱能利用、柔性電子熱管理等領(lǐng)域注入核心動力。

作為薄膜熱電性能表征的核心儀器，林賽斯薄膜綜合物性分析儀（LINSEIS，TFA）以3ω 法測熱導率、范德堡法測電導率、同步塞貝克系數(shù)測試的一體化方案，為貴團隊精準獲取面內(nèi)熱導率、電導率、塞貝克系數(shù)、載流子遷移率等關(guān)鍵參數(shù)提供了可靠數(shù)據(jù)支撐，助力團隊厘清 “多孔結(jié)構(gòu) — 輸運機制 — 熱電性能” 的構(gòu)效關(guān)系，為這一里程碑成果的發(fā)表筑牢了實驗基礎(chǔ)。我們深感榮幸，TFA 儀器能參與并見證這一世界級突破，也印證了精準表征技術(shù)對前沿材料創(chuàng)新的關(guān)鍵支撐價值。

未來，林賽斯將繼續(xù)以專業(yè)服務與精準測試能力，陪伴更多科研團隊探索材料科學的未知邊界，助力一項項從 “0 到 1” 的原創(chuàng)突破走向現(xiàn)實應用。我們堅信，這項里程碑式工作只是開端，柔性熱電的廣闊未來正徐徐展開。

再次向朱道本院士、狄重安研究員及整個團隊致以最崇高的敬意與最誠摯的祝福！愿你們在有機電子與柔性能源的征途上繼續(xù)勇攀高峰、屢創(chuàng)輝煌，讓中國智慧持續(xù)閃耀于世界科技前沿！