北京大學(xué)科學(xué)家團隊近日研發(fā)出一種類似橡膠的材料，該材料具備將體熱轉(zhuǎn)化為電能的能力。這一技術(shù)進步有望讓下一代可穿戴電子設(shè)備實現(xiàn)持續(xù)自發(fā)電，擺脫笨重電池或頻繁充電的束縛。
本征彈性TEG的制造與測量。圖片來源：《自然》（2025）
研究團隊稱：“我們的熱電彈性體融合了類似皮膚的彈性與高能量轉(zhuǎn)換效率，為下一代自供電可穿戴設(shè)備奠定了基礎(chǔ)。”
這種新材料基于熱電原理工作，即利用溫差產(chǎn)生電流。當(dāng)材料一側(cè)較熱、另一側(cè)較冷時，熱側(cè)電子能量更高，會自然流向冷側(cè)，帶電粒子的流動便形成了電流，且溫差越大，產(chǎn)生的電能越多。
中國團隊研發(fā)的特殊彈性聚合物復(fù)合材料，可借助人體持續(xù)散發(fā)的熱量發(fā)電。人體皮膚溫度恒定在37°C，而周圍空氣溫度通常在20°C到30°C之間，新材料能捕捉這一溫度差異并轉(zhuǎn)化為電流。
科學(xué)家們在《自然》雜志發(fā)表的論文中介紹，這項技術(shù)的主要創(chuàng)新在于材料的橡膠般彈性。即便被拉伸至原始長度的150%，它也能恢復(fù)原狀，還能承受超過850%的極端應(yīng)變。
為改善材料的電性能，研究團隊添加了一種名為N - DMBI的特殊摻雜劑。摻雜劑以極少量添加到材料中以改變其電性能，在此例中提高了材料的導(dǎo)電性，顯著提升了材料將熱能轉(zhuǎn)化為電能的效率。
這一進展標(biāo)志著n型熱電彈性體取得重要突破。這類材料即使在機械應(yīng)變下也能導(dǎo)電并保持導(dǎo)電性。此前，科學(xué)家們一直致力于研發(fā)兼具高彈性和良好導(dǎo)電性的彈性體。這種類似橡膠的彈性使其能完美貼合皮膚，有效收集體熱并轉(zhuǎn)化為電能。
該材料適用范圍廣泛，不僅可用于可穿戴設(shè)備，還適用于醫(yī)療患者的健康監(jiān)測器，可作為貼片佩戴或集成到衣物中，也可用于植入式設(shè)備，持續(xù)利用體溫發(fā)電。
