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得益于新型材料,下一代智能手表或将由体温驱动

智能手表
ⓘ pratik prasad via Unsplash
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研究人员设计出一种类似海绵的热电材料,这种材料既能捕获热量,又能让电能流动,从而打破了性能瓶颈,为自供电电子产品铺平了道路。
Concept / Prototype Science

全球超过 60% 的能源以废热的形式流失。为了捕捉这些损失的能源,中国科学院化学研究所的一个研究小组创造了一种高度柔性的材料,它可以直接将热量转化为电能,而且不会产生污染。这种新型不规则分层多孔热电聚合物利用环境温差(如体温),为智能手表等可穿戴设备提供了持续供电解决方案。

这些材料要想高效工作,就必须在良好导电的同时防止热量散发。传统上,柔性塑料难以实现这种平衡。研究人员通过将聚合物与分离剂混合来解决这一问题,随后再将分离剂移除,从而形成一个由随机形状的微观和纳米级孔洞组成的网络。这种类似海绵的结构从物理上阻止了通常在固体中传递热量的微小振动,从而有效地减少了 72% 的热量损失。

同时,多孔结构内的密闭空间迫使聚合物分子比通常情况下更紧密、更整齐地排列在一起。这种改进的结构排列为电荷的传输创造了高效通道,使电能流动性至少提高了 25%。

通过成功地将热流与电流分开,优化后的薄膜在大约 70 摄氏度的条件下达到了创纪录的 1.64 的效率分数(即热电效率)。这确立了一个新的基准,超过了之前 1.28 的聚合物记录,甚至超过了柔性无机材料。研究人员表示,与需要复杂制备的传统高性能材料不同,这种新型薄膜可以利用类似于印刷报纸的简单喷涂技术大规模、低成本地制造出来。

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Chibuike Okpara, 2026-03- 9 (Update: 2026-03- 9)