科学家在柔性热电技术研究中获进展

8月22日消息，记者从中科院官网了解到，柔性电子被誉为未来革命性的电子技术，有望广泛应用于能源、医疗等领域，但其发展受制于可自供电、易携带、高可靠的超薄柔性电源的缺失。热电转换技术可将人体或环境的热量转换为电能，具有体积小、无传动组件、无噪音、可全天候工作等优点，可为柔性电子提供一种可行的自供电解决方案。目前，柔性热电技术的研究一般直接使用具有良好柔塑性的有机热电材料，或者将脆性的无机热电材料集成于柔性基板；前者的电性能较低，导致输出电压和功率远低于无机材料；后者结构与工艺复杂，难以制备出超薄柔性器件。

近年来发现的室温塑性无机半导体如Ag2S（Nature Materials，2018）和二维范德华InSe单晶（Science，2020），将金属/有机材料的力学特性与无机半导体的电学特性完美地集于一身；以此为基础，通过元素的固溶掺杂等改性研究，研制出一系列n型高性能无机塑性热电材料（Energy & Environmental Science，2019；Advanced Materials，2021等），室温和高温热电优值分别达到0.44和0.80。这些新材料的研究为柔性热电技术提供了全新的研究思路与解决方案。然而，p型无机塑性热电材料的种类稀少、室温附近热电优值极低（约0.01），制约了传统π型（面外型）超薄柔性热电器件的研制及应用。

近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员仇鹏飞、史迅、陈立东等，与瑞典乌普萨拉大学教授章贞合作，开发出系列高性能p型无机塑性热电材料；基于此，科研人员研制出厚度仅为0.3mm的超薄π型柔性热电器件，其功率密度数量级高于已报道的柔性热电器件，且还数倍高于现有的刚性热电器件。

相关研究成果以Flexible thermoelectrics based on ductile semiconductors为题，发表在《科学》（Science）上。

据了解，该研究为柔性热电技术提供了全新的解决方案，能将人体或环境热量快速有效地转换成电能，具有稳定可靠、长寿命、超薄、可弯曲、全天候工作等优点，有望为柔性电子提供高效的自供电技术。