中國科學(xué)院化學(xué)研究所的科研團隊在有機熱電材料領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，為柔性電子設(shè)備的能源供應(yīng)提供了創(chuàng)新解決方案。該研究針對可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)傳感器對輕量化、柔性化能源系統(tǒng)的迫切需求，通過分子級結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)了熱電性能的顯著提升。

研究團隊開發(fā)的"不規(guī)則多級孔熱電聚合物"（IHP-TEP）材料，通過精確調(diào)控兩種聚合物的相分離過程，構(gòu)建出獨特的"多孔無序-狹道有序"雙層結(jié)構(gòu)。這種創(chuàng)新設(shè)計使材料在亞10納米至微米尺度形成多級孔洞，同時保持孔間區(qū)域的高度有序分子排列。實驗數(shù)據(jù)顯示，該結(jié)構(gòu)使熱導(dǎo)率降低72%，載流子遷移率提升52%，在343K溫度下熱電優(yōu)值（ZT）達到1.64，刷新了聚合物熱電材料的性能紀(jì)錄。

傳統(tǒng)熱電材料面臨"聲子玻璃-電子晶體"的矛盾需求，即需要同時具備低熱導(dǎo)率和高電導(dǎo)率。研究團隊提出的"無序中創(chuàng)造有序"策略，通過無序孔洞增強聲子散射，同時利用限域效應(yīng)促進分子有序組裝，成功實現(xiàn)了熱電參數(shù)的協(xié)同優(yōu)化。這種雙重調(diào)控機制突破了以往多周期異質(zhì)組裝方法的局限，更接近分子材料的本征性能極限。

該材料的制備工藝具有顯著優(yōu)勢，采用噴涂技術(shù)可實現(xiàn)大面積薄膜生產(chǎn)，單片面積可達數(shù)十平方厘米。成本分析顯示，其原料成本較傳統(tǒng)無機熱電材料降低60%以上，在柔性發(fā)電和局部制冷領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。研究團隊已開發(fā)出原型器件，在人體熱能收集和電子元件散熱測試中表現(xiàn)出色。

這項成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》，標(biāo)志著我國在有機熱電材料領(lǐng)域達到國際領(lǐng)先水平。研究過程中，中國科學(xué)院懷柔研究中心提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐，特別是在納米結(jié)構(gòu)表征和熱電性能測試方面發(fā)揮了重要作用。該工作為開發(fā)新一代柔性熱電轉(zhuǎn)換器件奠定了材料基礎(chǔ)，有望推動可穿戴設(shè)備、電子皮膚和智能紡織品等領(lǐng)域的革新。