摘要：近日，电工研究所古宏伟研究团队联合澳大利亚昆士兰科技大学的研究人员，在智能可穿戴设备的柔性发电技术领域取得突破性进展，成功研发出一种超高效的新型柔性发电薄膜材料。这种材料通过特殊结构设计，其功率密度创造了硒化银基柔性热电器件所有已报道同类材料的最高值。相关研究

据中国科学院电工研究所消息，近日，电工研究所古宏伟研究团队联合澳大利亚昆士兰科技大学的研究人员，在智能可穿戴设备的柔性发电技术领域取得突破性进展，成功研发出一种超高效的新型柔性发电薄膜材料。这种材料通过特殊结构设计，其功率密度创造了硒化银基柔性热电器件所有已报道同类材料的最高值。相关研究成果在线发表于《自然·通讯》杂志。

柔性可穿戴发电器件应用展示

目前，像智能手表、手环这类智能可穿戴设备发展很快，但它们大多靠电池供电。电池需要经常更换或充电，限制了这类设备的普及。热电技术可以直接将人体热量转化为电能，具有安全环保、无须机械部件等优势，是解决可穿戴设备供电问题的理想方案。然而，现有柔性热电材料的性能较差，且发电器件多为平面结构，导致器件在应用过程中发出的电太少，无法满足电子设备正常运转的需求。

在这项最新的研究中，研究团队利用化学溶液法，把硒化银做成细小的纳米线，然后和石墨烯混合，铺在一种多孔的尼龙底布上。硒化银纳米线作为主要成分，具有强的（013）取向，该晶向有利于电子传输；多孔结构的尼龙衬底不仅可以增强与硒化银之间的结合力，还赋予了复合膜材料良好的柔韧性；网状结构的还原氧化石墨烯提供了快速导电通道，与硒化银之间的界面可以通过能量过滤效应过滤低能载流子，使得材料电导率和Seebeck系数显著提高；这些界面还可以散射声子，降低晶格热导率。再经过抽滤和快速热压处理，最终做成了这种超高性能的柔性“发电薄膜”材料。

值得一提的是，他们用这种薄膜做成了立体的“小拱桥”形状的发电装置，里面有100对热电腿组成的发电单元。这个拱桥结构设计能更好地利用人体和环境的温差，提高热电腿排列密度，从而解决了平面型柔性发电器件温差小、热电臂集成度低导致器件输出性能差的问题。这一微型“体温发电机”展现出了高达9.8 μWcm⁻²K⁻²的超高归一化功率密度，发电能力创了同类器件的世界纪录，产生的电量足够驱动电子手表、温湿度计等小设备运转。

论文共同通讯作者、中国科学院电工所研究员丁发柱表示，这项研究将热电转换技术成功应用于柔性发电器件，为智能可穿戴设备提供了一种高效、可持续的供电方案，对热电转换技术的规模化应用具有重要的现实意义。

中国科协官方公众平台。传播科协声音，凝聚价值共识，弘扬创新文化，展示科协形象。

来源：科技导报