我国科学家开发"热电橡胶" 可穿戴设备或迎新突破
近日，青岛科技大学高分子科学与工程学院刘凯教授团队在国际顶级学术期刊《自然》上发表重要研究成果，成功开发出全球首个N型热电弹性体材料，被业界形象地称为"热电橡胶"。这一突破性进展为柔性电子学和可穿戴设备的能源采集技术开辟了全新路径。
传统热电器件主要依赖无机热电材料，这类材料虽然具备良好的热电转换性能，但其刚性结构特性严重制约了在可穿戴领域的应用。针对这一技术瓶颈，刘凯教授团队与华静教授团队通力合作，创新性地将均匀纳米相分离、热激活交联和定向掺杂三种策略有机结合，成功研制出兼具弹性、伸展性和热电转换能力的N型热电弹性体。
从技术参数来看，这种新型热电橡胶展现出优异的力学性能。实验数据显示，其拉伸应变可达850%，这一指标与传统橡胶材料相当，充分证明了材料的弹性特征。在热电性能方面，该材料在约26摄氏度的环境温度下，热电优值（ZT值）达到0.49，这一数值已接近现有柔性或塑料无机热电材料的性能水平。
特别值得关注的是，研究团队基于这一材料成功开发出全球首台弹性热电发电机原型设备。该设备能够完美贴合人体皮肤表面，在保持高填充因子和低热阻的同时，实现了高效的热电转换。这种特性使设备既保证了能量采集效率，又确保了穿戴舒适性和形状适应性，为可穿戴电子设备的实际应用扫除了重要技术障碍。
从应用前景来看，这项技术突破可能带来多个领域的革新。在医疗健康领域，可穿戴设备可以更精确地监测生命体征；在运动科学方面，智能服装能够实时采集运动数据；在物联网领域，自供电传感器网络将获得更可靠的能源解决方案。更重要的是，这种热电橡胶材料有望解决可穿戴设备长期面临的能源供给难题，实现设备的持续稳定运行。
业内专家指出，这项研究不仅填补了弹性热电材料的空白，更为重要的是开创了一种全新的材料设计思路。通过将纳米相分离技术与热激活交联工艺相结合，研究团队成功实现了材料热电性能和力学性能的协同优化，这一方法论可能对其他功能弹性体的开发产生深远影响。
当然，这项技术要实现产业化应用仍需克服一些挑战。包括材料的大规模制备工艺、长期使用稳定性、成本控制等问题都需要进一步研究和优化。但不可否认的是，这项原创性研究为我国在新材料领域赢得了重要的国际话语权。
随着研究的深入和技术的成熟，热电橡胶有望成为下一代可穿戴设备的核心材料之一。这项由中国科学家主导的突破性研究，不仅展现了我国在新材料领域的创新能力，也为全球柔性电子技术的发展注入了新的活力。未来，我们或许将见证这项技术从实验室走向产业化，最终改变人们使用电子设备的方式。
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