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8月14日，記者從青島科技大學(xué)獲悉，該校劉凱教授開發(fā)出首個(gè)N型熱電彈性體，即“熱電橡膠”，為柔性電子學(xué)和可穿戴設(shè)備的能源采集技術(shù)提供了新方案。相關(guān)研究成果于8月13日發(fā)表在《自然》上。

一直以來(lái)，傳統(tǒng)熱電器件多采用無(wú)機(jī)熱電材料，其側(cè)重于在剛性結(jié)構(gòu)下的應(yīng)用，缺乏彈性和形狀適應(yīng)性，在可穿戴設(shè)備應(yīng)用上受限。針對(duì)該問題，劉凱依托北京大學(xué)雷霆教授團(tuán)隊(duì)和青島科技大學(xué)華靜教授團(tuán)隊(duì)的研究成果，開發(fā)出N型熱電彈性體。這是一種兼具彈性、伸展性和熱電轉(zhuǎn)化能力的創(chuàng)新材料，為可穿戴設(shè)備能源采集技術(shù)開辟了新方向。

劉凱介紹，通過(guò)將均勻納米相分離、熱激活交聯(lián)和定向摻雜三種策略結(jié)合，他成功合成N型熱電彈性體。該材料展現(xiàn)出卓越的拉伸性以及回彈性，其拉伸應(yīng)變高達(dá)850%，能夠和傳統(tǒng)的橡膠媲美。同時(shí)，其熱電優(yōu)值在300開爾文溫度下可達(dá)到0.49，接近甚至超越現(xiàn)有柔性或塑性無(wú)機(jī)熱電材料的性能。

研究人員通過(guò)精確選擇彈性體和摻雜劑的組合，不僅能夠改善材料的拉伸性，還能促進(jìn)均勻分布的半導(dǎo)體聚合物納米纖維的形成，從而提升材料的電導(dǎo)率并降低熱導(dǎo)率，突破熱電材料無(wú)法兼具高效能與彈性可調(diào)性的桎梏。

基于此，研究人員制造出首臺(tái)彈性熱電發(fā)電機(jī)。與無(wú)機(jī)熱電器件不同，彈性熱電發(fā)電機(jī)無(wú)需復(fù)雜的互連結(jié)構(gòu)，能夠直接與皮膚表面適配，同時(shí)保持較高的填充因子和較低的熱阻。該器件兼具高效的熱電轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的舒適性、形狀適應(yīng)性，展現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)可穿戴電子設(shè)備和生物傳感器的潛力。

（青島科技大學(xué)供圖）