隨著可穿戴設備和物聯網技術的快速發展，柔性能源與便攜式制冷技術成為科技界關注的焦點。其中，柔性熱電器件因其能夠利用人體或環境中的熱能發電，并實現薄膜制冷功能，被視為滿足這些需求的關鍵技術之一。在眾多材料體系中，有機熱電材料因其本征柔性和可溶液加工特性備受關注，但長期以來受制于性能不足和加工工藝復雜等問題。
中國科學院化學研究所的科研團隊在高性能有機熱電材料領域取得突破性進展。研究團隊通過化學原理調控分子組裝體的電熱輸運特性，成功開發出一種新型不規則多級孔熱電聚合物（IHP-TEP）材料。這種材料采用獨特的"多孔無序-狹道有序"結構設計，在亞10納米至微米級尺度上形成多層次無序孔結構，同時保持孔間區域的有序分子排列。實驗數據顯示，該結構使熱振動傳播受到顯著抑制，載流子遷移率提升達52%，熱電性能實現質的飛躍。
傳統熱電材料研究面臨"聲子玻璃-電子晶體"的理想模型困境，即需要同時滿足無序性和有序性的矛盾需求。研究團隊此前提出的多周期異質組裝理念雖取得成效，但仍存在參數協同優化困難的問題。此次創新采用的"無序中創造有序"策略，通過發展雙重調控機制：一方面利用無序孔結構增強聲子散射，另一方面通過限域效應促進分子有序組裝。這種設計使材料在保持電子傳輸特性的同時，將熱導率降低72%，功率因子達到772 μW·m?1·K?2的優異水平。
在343K工作溫度下，該材料體系的ZT值達到1.64，刷新了聚合物熱電材料的性能紀錄。特別值得關注的是，這種多孔結構薄膜可通過噴涂工藝實現大面積制備，為低成本柔性發電和制冷器件的產業化應用開辟了新路徑。研究團隊通過精確控制PDPPSe-12和PS兩種聚合物的相分離過程，成功構筑出具有不同孔結構特征的薄膜材料，系統驗證了聲子-邊界散射、聲子-聲子相互作用及尺寸效應等多重散射機制。
這項發表于《科學》期刊的研究成果，不僅建立了電荷輸運與聲子散射解耦調控的新理論框架，更為熱電塑料及其柔性器件的持續突破提供了重要技術支撐。中國科學院化學研究所懷柔研究中心為該研究提供了關鍵的技術保障，相關成果在柔性電子、可穿戴能源等領域展現出廣闊的應用前景。
