科學家在柔性熱電技術研究中獲進展

【環球網科技綜合報道】8月22日消息，記者從中科院官網瞭解到，柔性電子被譽為未來革命性的電子技術，有望廣泛應用於能源、醫療等領域，但其發展受制於可自供電、易攜帶、高可靠的超薄柔性電源的缺失。熱電轉換技術可將人體或環境的熱量轉換為電能，具有體積小、無傳動組件、無噪音、可全天候工作等優點，可為柔性電子提供一種可行的自供電解決方案。目前，柔性熱電技術的研究一般直接使用具有良好柔塑性的有機熱電材料，或者將脆性的無機熱電材料集成於柔性基板；前者的電性能較低，導致輸出電壓和功率遠低於無機材料；後者結構與工藝複雜，難以製備出超薄柔性器件。

近年來發現的室温塑性無機半導體如Ag2S（Nature Materials，2018）和二維範德華InSe單晶（Science，2020），將金屬/有機材料的力學特性與無機半導體的電學特性完美地集於一身；以此為基礎，通過元素的固溶摻雜等改性研究，研製出一系列n型高性能無機塑性熱電材料（Energy & Environmental Science，2019；Advanced Materials，2021等），室温和高温熱電優值分別達到0.44和0.80。這些新材料的研究為柔性熱電技術提供了全新的研究思路與解決方案。然而，p型無機塑性熱電材料的種類稀少、室温附近熱電優值極低（約0.01），制約了傳統π型（面外型）超薄柔性熱電器件的研製及應用。

近日，中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員仇鵬飛、史迅、陳立東等，與瑞典烏普薩拉大學教授章貞合作，開發出系列高性能p型無機塑性熱電材料；基於此，科研人員研製出厚度僅為0.3mm的超薄π型柔性熱電器件，其功率密度數量級高於已報道的柔性熱電器件，且還數倍高於現有的剛性熱電器件。

相關研究成果以Flexible thermoelectrics based on ductile semiconductors為題，發表在《科學》（Science）上。

據瞭解，該研究為柔性熱電技術提供了全新的解決方案，能將人體或環境熱量快速有效地轉換成電能，具有穩定可靠、長壽命、超薄、可彎曲、全天候工作等優點，有望為柔性電子提供高效的自供電技術。