7 月 26 日消息，中國科學院化學研究所于 7 月 24 日發布新聞稿，宣布我國科學家在高性能有機熱電材料研究方面取得重要進展，相關研究成果在線發表于《自然》雜志。

項目背景

上世紀 70 年代，摻雜聚乙炔的科學發現顛覆了“塑料不能導電”的傳統認知，掀起了光電分子材料的研究熱潮，孕育了有機發光二極管電子產業，催生了有機光伏和有機場效應晶體管等前沿研究方向，同時帶動了有機熱電領域的起步。

其中，聚合物體系的熱電研究不但可以深化甚至改變人們對軟物質體系熱電轉換機制的認知，還有望滿足物聯網與可穿戴電子對貼附式能源的迫切需求，具有重大的科學意義。

但是，相對于已有的熱電材料體系，聚合物熱電材料長期面臨熱電優值（ZT）低的瓶頸，無法滿足溫差發電與固態制冷應用的核心指標需求，直接制約了領域的快速發展。

項目簡介

中國科學院化學研究所朱道本 / 狄重安研究團隊與張德清課題組、北京航空航天大學趙立東課題組及國內外其他六個研究團隊合作，提出并構建了聚合物多周期異質結（PMHJ）熱電材料。

該類型分子組裝體具有周期有序的納米結構，其中兩種聚合物厚度均小于 10 納米，相鄰界面約為 2 個分子層且具有體相異質特征。

研究團隊利用 PDPPSe-12 和 PBTTT 兩種聚合物，結合分子交聯方法，構筑了具有不同結構特征的 PMHJ 薄膜，揭示了其熱導率的尺寸效應和界面漫反射效應。

PMHJ 結構的設計思想與飛行時間二次離子質譜表征結果

研究發現，當每種聚合物的厚度接近共軛骨架的“聲子”平均自由程時，界面散射明顯增強，薄膜的晶格熱導率降低 70% 以上，達到 0.1 W m-1 K-1。

溶液涂層大面積 PMHJ 薄膜和柔性發電

PMHJ 薄膜的重建界面

此外，摻雜態（6,4,4）PMHJ 薄膜展現出優異的電輸運性質，功率因子高達 628 μW m-1 K-2，368 K 下的熱電優值為 1.28，達到商品化材料的室溫區熱電性能水平，帶動塑料基熱電材料步入 ZT>1.0 時代。

項目意義

上述研究打破了現有高性能聚合物熱電材料不依賴熱輸運調控的認知局限，為塑料基熱電材料領域的持續發展提供了新路徑。

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