【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，深圳校區(qū)前沿學(xué)部張倩、毛俊、曹峰教授團(tuán)隊(duì)在熱電材料領(lǐng)域取得重要突破，首次成功開(kāi)發(fā)出純無(wú)機(jī)熱電氣凝膠。相關(guān)成果以《可用于能量收集的高性能電子型柔性無(wú)機(jī)熱電氣凝膠》(High-Performance n-Type Flexible Inorganic Thermoelectric Aerogel for Energy Harvesting)為題發(fā)表于《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances)，為可穿戴電子器件的輕量化自供能技術(shù)提供了新思路。
 

　　隨著智能可穿戴設(shè)備的迅猛發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)持續(xù)、輕便且高效的能量供給已成為學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界共同關(guān)注的核心問(wèn)題。熱電材料能夠直接將人體或環(huán)境中的熱能轉(zhuǎn)化為電能，具有無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)無(wú)機(jī)熱電材料普遍存在密度大、柔韌性不足、佩戴舒適性差等局限，難以滿(mǎn)足可穿戴設(shè)備對(duì)柔性、貼合性與高效能量收集的綜合需求。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，張倩、毛俊、曹峰教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合深圳校區(qū)李明雨教授團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新性地提出了“分步合成”策略，以銀(Ag)氣凝膠為前驅(qū)體，通過(guò)精確調(diào)控硒化反應(yīng)過(guò)程，首次成功構(gòu)建了基于硒化銀(Ag2Se)納米線的純無(wú)機(jī)三維網(wǎng)絡(luò)熱電氣凝膠，為自供電可穿戴設(shè)備提供了全新解決方案。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)制備出高孔隙率(95%–99%)和超低密度(0.04–0.54 g cm−3)的硒化銀熱電氣凝膠。該材料展現(xiàn)出優(yōu)異的熱電性能，室溫?zé)犭妰?yōu)值(zT)達(dá)0.17，在383開(kāi)爾文(K)時(shí)為0.24，最低熱導(dǎo)率僅為每米每開(kāi)爾文0.03瓦特，具備卓越的隔熱能力。研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步采用聚酰亞胺(PI)進(jìn)行封裝，在硒化銀表面包覆納米級(jí)聚酰亞胺薄層，大幅提升了材料的力學(xué)性能。
 

　　該研究成功制備出兼具高熱電性能和良好機(jī)械柔性的無(wú)機(jī)熱電氣凝膠材料，突破了該領(lǐng)域長(zhǎng)期依賴(lài)有機(jī)或碳基材料的局限，所提出的“分步合成”策略為設(shè)計(jì)其他高性能無(wú)機(jī)柔性熱電材料提供了普適性方法，不僅推動(dòng)了熱電材料向超輕、柔性化方向發(fā)展，更為下一代自供能可穿戴電子、軟體機(jī)器人及仿生皮膚等前沿領(lǐng)域提供了關(guān)鍵材料基礎(chǔ)與創(chuàng)新思路。
 

　　哈工大深圳校區(qū)為論文第一完成單位。深圳校區(qū)王曉東助理研究員為論文第一作者，祝溫泊副教授為共同第一作者，張倩教授、李明雨教授、毛俊教授與曹峰教授為共同通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金、深圳市自然科學(xué)基金、特殊環(huán)境材料器件科學(xué)與應(yīng)用研究裝置等項(xiàng)目的支持。