華研體溫為智能手錶充電

    從中國科學院電工研究所獲悉，來自該所等單位的科研人員，在智能可穿戴設備的柔性發電技術領域取得突破性進展，成功研發出一種超高效的新型柔性發電薄膜材料。這種材料通過特殊結構設計，其功率密度創造了硒化銀基柔性熱電器件所有已報道同類材料的最高值。

    近日，中國科學院電工研究所古宏偉研究團隊聯合澳大利亞昆士蘭科技大學的研究人員，在智能可穿戴電子設備的柔性發電器件研究方面獲重要進展，基於AgSe的柔性熱電膜材料室溫熱電優值（ZT值）和可穿戴發電器件的歸一化功率密度為所有已報道同類材料的最高值。

    智能可穿戴電子設備發展迅猛，化學電池作為傳統的供能方式需要定期更換和維護，限制了其規模化應用。熱電技術可直接將熱能轉換成電能，並具有無機械轉動部件、安全、環保等優點，為解決智能可穿戴電子設備的用電問題提供了優選方案。

    但目前柔性熱電膜材料熱電性能普遍較低，且發電器件多採用平面結構，限制了器件集成度和冷熱端溫差，導致器件輸出功率低，難以驅動電子設備正常運轉。

    研究團隊採用化學溶液法，結合抽濾和快速熱壓等技術，在尼龍襯底上創新性製備出一種高性能柔性Ag2Se／rGO複合熱電膜材料。Ag2Se納米線作為主要成分，具有強的（013）取向，該晶向有利於電子傳輸；多孔結構的尼龍襯底不僅可以增強與Ag2Se之間的結合力，還賦予了複合膜材料良好的柔韌性。網狀結構的rGO提供了快速導電通道，與Ag2Se之間的介面可以通過能量過濾效應過濾低能載流子，使得材料電導率和Seebeck系數顯著提高；這些介面還可以散射聲子，降低晶格熱導率。綜合上述措施，團隊成功解耦部分熱——電參數，大幅度提高了Ag2Se材料的熱電性能，研製出ZT值高達1.28的柔性Ag2Se／rGO複合熱電膜材料，處於國際領先水平。

    “在這項最新的研究中，我們利用化學溶液法，把硒化銀做成細小的納米線，然後和石墨烯混合，鋪在一種多孔的尼龍底布上，再經過抽濾和快速熱壓處理，最終做成了這種超高性能的柔性‘發電薄膜’材料。”論文共同通訊作者、中國科學院電工研究所研究員丁發柱說。值得一提的是，他們用這種薄膜做成了立體“小拱橋”形狀的發電裝置，裡面有100對發電單元。這個拱橋結構設計能更好地利用人體和環境的溫差。這一微型“體溫發電機”的發電能力創造了同類器件的世界紀錄，產生的電量足夠驅動電子手錶、溫濕度計等小設備運轉。

    相關研究成果線上發表於《自然 · 通訊》雜誌。

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