智能手錶靠體溫供電、衣服變成隨身電源，這些曾經只存在於科幻電影中的場景，正加速照進現實。中國科學院化學研究所朱道本院士、狄重安研究員團隊研製出一種“千瘡百孔”的新型柔性熱電薄膜，熱電性能刷新同類材料的世界紀錄，為可穿戴設備自供電、貼片式製冷等未來技術提供了關鍵材料支撐。相關研究成果3月6日在線發表於《科學》。

熱電材料就像一位“能量魔術師”，能在熱能和電能之間自由轉換。它的魔法基於兩種基本現象：當材料兩端有溫差時，它會直接發電，這叫“塞貝克效應”；反過來，給它通上電，材料就會一頭熱、一頭冷，這叫“帕爾貼效應”。簡單來說，它既能用溫差發電，也能用電來製冷。整個過程不需要燃料，沒有噪音，也沒有污染，是典型的綠色能源技術。

與傳統無機熱電材料相比，聚合物材料具有質輕、柔性好、可溶液加工、適合大面積印刷等優勢，是實現可穿戴設備自供電的理想選擇之一。然而，長期以來，聚合物熱電材料的性能提升卻面臨瓶頸。這裡有個“魚和熊掌不可兼得”的難題：要讓電流跑得快，聚合物就得像晶體一樣，內部分子排列整齊；要讓熱量傳得慢，材料又得像玻璃一樣，內部結構雜亂。這就像要求一扇門既隔音又透氣，傳統聚合物材料沒法同時滿足這兩個條件。

在這項研究中，研究團隊想出了妙招：在亂糟糟的孔洞之間，給導電分子修“專用車道”。具體來說，他們把兩種塑料混合後讓它們自然“分家”，雜亂的孔洞負責打亂熱量傳遞路線，狹窄的縫隙強迫導電分子排好隊。這就好比在山嶺間修高速公路——崇山峻嶺攔住熱量，平整車道加速電流。

這種結構顯著抑制熱傳導，使熱導率降低72%，同時，導電能力卻提升了52%，成功實現了電-熱輸運的解耦和協同提升。更關鍵的是，它能像噴油漆一樣噴塗成型，一次就能搞定。

研究顯示，這種不規則多級孔結構的熱電聚合物薄膜在343開爾文（約70攝氏度）下的熱電優值最高達到1.64，超越了柔性無機熱電材料的同溫區性能。

這一研究打破了聚合物熱電材料電荷輸運與聲子散射難以協同優化的傳統侷限，為柔性熱電材料領域提供了新的發展路徑。未來，隨着相關技術的持續發展，利用體溫和環境溫差發電的柔性電子設備有望加速走進現實生活。