大眾網(wǎng)記者 張明明 通訊員 李鯤鵬 報道

　　北京時間8月13日23時，國際頂級學術期刊《Nature》以“N-type thermoelectric elastomers（N型熱電彈性體）”為題，在線發(fā)表了青島科技大學高分子科學與工程學院劉凱教授(第一作者)的最新研究成果，實現(xiàn)了學校在國際頂級學術期刊的歷史性重大突破！

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09387-z

　　隨著可穿戴電子設備和軟生物電子學的飛速發(fā)展，如何提供高效、靈活的能源解決方案已成為亟待解決的關鍵問題。熱電發(fā)電技術作為一種能夠?qū)夭钷D(zhuǎn)化為電能的有效方式，已展現(xiàn)出廣泛的應用前景。然而，傳統(tǒng)熱電器件多采用無機熱電材料，側(cè)重于在剛性結構下的應用，缺乏彈性和形狀適應性，在柔性和可穿戴設備中應用上受到顯著限制。針對這一問題，劉凱開發(fā)了首個N型熱電彈性體（TEE），一種兼具彈性、伸展性和熱電轉(zhuǎn)化能力的創(chuàng)新材料，為上述領域的能源采集技術開辟了新的方向。

　　N型熱電彈性體通過將均勻納米相分離、熱激活交聯(lián)和定向摻雜三種策略相結合成功合成，展現(xiàn)出了卓越的拉伸性以及回彈性，拉伸應變高達850%，能夠和傳統(tǒng)的橡膠媲美。該材料的熱電優(yōu)值（ZT值）在300K時可達到0.49，接近甚至超越了現(xiàn)有的柔性或塑性無機熱電材料的性能。通過精確選擇彈性體和摻雜劑的組合，不僅能夠改善拉伸性，還能促進均勻分布的半導體聚合物納米纖維的形成，從而提升電導率并降低熱導率，為熱電材料在高效能與彈性可調(diào)性之間的平衡提供了嶄新的解決方案?；诖?，研究團隊制造了首個彈性熱電發(fā)電機，展示了其在人體熱能收集中的應用，并展現(xiàn)了驅(qū)動可穿戴電子設備和生物傳感器的潛力。與無機熱電器件不同，彈性熱電發(fā)電機無需復雜的互連結構，能夠直接與皮膚表面適配，同時保持較高的填充因子和較低的熱阻，使得該器件能夠兼具高效的熱電轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的舒適性、形狀適應性，為柔性電子學和可穿戴設備的能源采集技術提供了嶄新的解決方案。

　　該研究得到了國家自然科學基金、北京市杰出青年基金、北京大學高性能計算平臺、北京大學材料加工與測試中心、青島科技大學橡膠行業(yè)創(chuàng)新研發(fā)技術中心等的大力支持，該研究成果在《Nature》正刊發(fā)表，標志著青島科技大學在橡膠與高分子材料領域熱電彈性體材料方面取得了具有國際顯示度的重大科研成果。

　　近年來，青島科技大學堅持“服務國家戰(zhàn)略、服務區(qū)域發(fā)展、引領行業(yè)進步”發(fā)展戰(zhàn)略，充分發(fā)揮橡膠材料等學科優(yōu)勢特色，依托國家橡膠與輪胎工程技術研究中心、高性能有機光學聚合物與先進制造技術全國重點實驗室等高能級科研平臺，重點圍繞彈性體功能材料、綠色橡膠制備等方向深入開展“有組織科研”，為加快實現(xiàn)高水平科技自立自強持續(xù)貢獻青科大力量。