韩国研究团队研发出新型柔性热电材料 在极端环境下也能保持稳定的能量性能

据外媒报道，韩国研究团队研发出一种可用于智能服装等可穿戴设备、即使在极端环境下也能保持稳定热能性能的热电材料，极大解决了热电材料领域长期以来面临的如何在实现良好性能与热电材料机械柔韧性之间取得平衡的难题，并证明了商业化的可能性。

图片来源：期刊《Advanced Materials》

韩巴国立大学（Hanbat National University）材料科学与工程系Yeon Sik Jung教授和机械工程系Inkyu Park教授的联合研究团队，与Min-Wook Oh教授的研究团队，以及韩国机械材料研究院（Hanbat National University）Jun-Ho Jeong博士的研究团队合作，成功开发出碲化铋（Bi2Te3）热电纤维，这是下一代柔性电子设备的创新能量收集解决方案。该项研究成果发表在期刊《Advanced Materials》。

热电材料是在温差作用下产生电压，将热能转化为电能的材料。目前，大约70%的损失能量是废热，因此人们开始关注能够从这些废热中回收和收获能量的可持续能源材料的研究。

我们身边的热源大多是弯曲的，比如人体、汽车排气管、散热片等。基于陶瓷材料的无机热电材料具有很高的热电性能，但它们易碎，难以制成弯曲形状。同时，使用现有聚合物粘合剂的柔性热电材料可以应用于各种形状的表面，但由于聚合物的电导率低、热阻高，其性能受到限制。

现有的柔性热电材料含有聚合物添加剂，但研究团队开发的无机热电材料不具有柔性，因此他们通过扭转纳米带而不是添加剂来生产线状热电材料，从而克服了这些限制。

受到无机纳米带柔性的启发，研究团队使用基于纳米模具的电子束沉积技术连续沉积纳米带，然后将其扭转成线状，从而制成碲化铋（Bi2Te3）无机热电纤维。

这些无机热电纤维的弯曲强度比现有的热电材料高，即使经过1,000多次的反复弯曲和拉伸试验，其电性能也几乎没有变化。研究小组发明的热电装置利用温差发电，如果用纤维型热电装置制作衣服，就可以利用体温发电来操作其他电子设备。

事实上，通过将热电纤维嵌入救生衣或衣服中来收集能量的演示证明了其商业化的可能性。此外，它还开辟了构建高效能量收集系统的可能性，该系统利用管道内热流体和工业环境中外部冷空气之间的温差来回收废热。

Yeon Sik Jung教授表示：“本次研究开发的无机柔性热电材料可用于智能服装等可穿戴设备，即使在极端环境下也能保持稳定的性能，因此未来通过进一步研究实现商业化的可能性很高。”

Inkyu Park教授补充道：“该技术将成为下一代能量收集技术的核心，有望在从工业现场废热利用到个人可穿戴自发电设备等各个领域发挥重要作用。”