近日，中國科學(xué)院電工研究所古宏偉團(tuán)隊(duì)和澳大利亞昆士蘭科技大學(xué)研究人員合作，在智能可穿戴電子設(shè)備柔性發(fā)電器件研究方面獲重要進(jìn)展。聯(lián)合團(tuán)隊(duì)研制出基于硒化銀的柔性熱電膜材料室溫?zé)犭妰?yōu)值（ZT值）和可穿戴發(fā)電器件的歸一化功率密度均為所有已報(bào)道同類材料的最高值，相關(guān)成果在《自然—通訊》發(fā)表。

柔性可穿戴發(fā)電器件應(yīng)用展示。電工所供圖

化學(xué)電池供能需要定期更換和維護(hù)，限制了智能可穿戴電子設(shè)備的規(guī)?；瘧?yīng)用。熱電技術(shù)可直接將熱能轉(zhuǎn)換成電能，并具有無機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，為解決智能可穿戴電子設(shè)備的用電問題提供了優(yōu)選方案。但目前柔性熱電膜材料熱電性能普遍較低，且發(fā)電器件多采用平面結(jié)構(gòu)，限制了器件集成度和冷熱端溫差，導(dǎo)致器件輸出功率低，難以驅(qū)動(dòng)電子設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

研究團(tuán)隊(duì)采用化學(xué)溶液法，結(jié)合抽濾和快速熱壓等技術(shù)，在尼龍襯底上創(chuàng)新性制備出一種高性能柔性復(fù)合熱電膜材料。這種多孔結(jié)構(gòu)的尼龍襯底不僅賦予復(fù)合膜材料良好的柔韌性，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也提供了快速導(dǎo)電通道。從而成功解耦部分熱-電參數(shù)，大幅度提高了材料的熱電性能，研制出室溫?zé)犭妰?yōu)值高達(dá)1.28（國際領(lǐng)先水平）的柔性復(fù)合熱電膜材料。

利用這種復(fù)合熱電膜材料，研究團(tuán)隊(duì)采用拱橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，借助硅膠半球，進(jìn)一步開發(fā)出由100對(duì)熱電腿組成的三維面外結(jié)構(gòu)柔性發(fā)電器件。硅膠半球的結(jié)構(gòu)有利于建立溫差，提高熱電腿排列密度，從而解決了平面型柔性發(fā)電器件溫差小、熱電臂集成度低導(dǎo)致器件輸出性能差的問題。

該發(fā)電器件展現(xiàn)出超高歸一化功率密度，并成功通過環(huán)境與人體的溫差發(fā)電驅(qū)動(dòng)手表、溫濕度等電子器件。

該研究將熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)用于柔性發(fā)電器件，提升了智能可穿戴電子設(shè)備的供能方式，對(duì)其規(guī)?；瘧?yīng)用具有重要意義。