來源：科技日報，科技日報記者 張蓋倫

一種具有自愈合能力、類樂高可模塊化重構、且可以回收再利用的高性能柔性熱電發(fā)電器已經(jīng)在實驗室誕生。我國研究人員與美國研究人員合作，研發(fā)出了一種新型柔性熱電器件，為下一代物聯(lián)網(wǎng)應用，包括室外運動可穿戴電子設備提供了高性能、高可靠性、高環(huán)境適應性且可定制的自供能發(fā)電器。相關論文已于近日發(fā)表在《科學》子刊《科學進展（Science Advances）》上。

研究負責人、華中科技大學教授楊榮貴告訴科技日報記者，“熱”是最基本的能量形式之一，以各種形態(tài)廣泛存在于人類生活和自然環(huán)境中。相關研究顯示，在能源利用中，超過50%的能源是以熱能的方式浪費掉。這部分浪費掉的熱能中，低于100攝氏度的低溫廢熱占比高達63%，且極難被傳統(tǒng)的機械發(fā)電機經(jīng)濟高效地再利用。“熱電發(fā)電器為低溫廢熱的再利用提供了新的機會。”任偉表示，全固態(tài)的熱電發(fā)電器可以利用人體體溫給可穿戴電子設備供電，或者利用廣泛存在的工業(yè)廢熱給物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點供電。熱電發(fā)電器的應用不僅可以回收低溫廢熱，將其轉化為有用的電能，還可幫助電子設備淘汰低壽命高污染的傳統(tǒng)電池，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

由于人體及各種工業(yè)和自然熱源的表面通常為不規(guī)則的復雜形狀，這就要求熱電發(fā)電器具備優(yōu)異的柔軟自適應性和可拉伸性。研究人員首次提出一種“軟質母板-硬質插入”的力學結構，該結構中半導體功能材料上的應變量只有柔性母板應變量的一千兩百分之一，使得熱電器件具備超高的柔性和可拉伸性。

研究人員基于動態(tài)共價化學，設計了一種全新的高分子聚合物，將它作為發(fā)電器的支撐和封裝材料。這樣一來，器件具備了類似生物組織的自愈合能力，可以大幅延長使用壽命。該發(fā)電器的另一大亮點是可回收。楊榮貴介紹，將器件浸入特殊的溶劑中，就可以完全回收器件的功能部件和高分子材料，用于重新制造全新的熱電器件。這種可回收性可以顯著提升器件的經(jīng)濟性，還能盡可能減少大規(guī)模商用時造成的環(huán)境污染。而且，研究人員的設計也使器件可以像樂高積木一樣“靈活”地模塊化重構，能夠根據(jù)使用場景，快速拼接得到不同輸出功率的熱電器件，大幅降低熱電器件重新設計和制造的難度及成本。

熱電器件的冷熱端熱管理與散熱對能量采集和效率至關重要。一般來說，器件在戶外陽光暴曬環(huán)境下會出現(xiàn)散熱困難。研究團隊把輻射制冷超材料薄膜集成在熱電發(fā)電機的冷端，可在日間陽光直射情況下實現(xiàn)熱電器件的高效穩(wěn)定輸出。這種輻射制冷薄膜可以選擇性地反射可見光波段，將熱量通過紅外輻射的形式發(fā)射到太空中，實現(xiàn)熱電發(fā)電機冷端的被動冷卻效果。楊榮貴展望道，在不久的將來，完全不使用電池的電子設備或許會漸漸走進普通民眾的生活。

該項研究由華中科技大學楊榮貴教授研究團隊、哈爾濱工業(yè)大學張麗霞教授研究團隊和美國科羅拉多大學肖建亮教授研究團隊合作完成，任偉博士、孫妍博士和趙東亮博士為共同第一完成者。

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