來源：科技日報、中國科學院電工研究所

據中國科學院電工研究所消息，近日，電工研究所古宏偉研究團隊聯合澳大利亞昆士蘭科技大學的研究人員，在智能可穿戴設備的柔性發電技術領域取得突破性進展，成功研發出一種超高效的新型柔性發電薄膜材料。這種材料通過特殊結構設計，其功率密度創造了硒化銀基柔性熱電器件所有已報道同類材料的最高值。相關研究成果在線發表于《自然·通訊》雜志。

柔性可穿戴發電器件應用展示

目前，像智能手表、手環這類智能可穿戴設備發展很快，但它們大多靠電池供電。電池需要經常更換或充電，限制了這類設備的普及。熱電技術可以直接將人體熱量轉化為電能，具有安全環保、無須機械部件等優勢，是解決可穿戴設備供電問題的理想方案。然而，現有柔性熱電材料的性能較差，且發電器件多為平面結構，導致器件在應用過程中發出的電太少，無法滿足電子設備正常運轉的需求。

在這項最新的研究中，研究團隊利用化學溶液法，把硒化銀做成細小的納米線，然后和石墨烯混合，鋪在一種多孔的尼龍底布上。硒化銀納米線作為主要成分，具有強的（013）取向，該晶向有利于電子傳輸；多孔結構的尼龍襯底不僅可以增強與硒化銀之間的結合力，還賦予了復合膜材料良好的柔韌性；網狀結構的還原氧化石墨烯提供了快速導電通道，與硒化銀之間的界面可以通過能量過濾效應過濾低能載流子，使得材料電導率和Seebeck系數顯著提高；這些界面還可以散射聲子，降低晶格熱導率。再經過抽濾和快速熱壓處理，最終做成了這種超高性能的柔性“發電薄膜”材料。

值得一提的是，他們用這種薄膜做成了立體的“小拱橋”形狀的發電裝置，里面有100對熱電腿組成的發電單元。這個拱橋結構設計能更好地利用人體和環境的溫差，提高熱電腿排列密度，從而解決了平面型柔性發電器件溫差小、熱電臂集成度低導致器件輸出性能差的問題。這一微型“體溫發電機”展現出了高達9.8 μWcm?2K?2的超高歸一化功率密度，發電能力創了同類器件的世界紀錄，產生的電量足夠驅動電子手表、溫濕度計等小設備運轉。

論文共同通訊作者、中國科學院電工所研究員丁發柱表示，這項研究將熱電轉換技術成功應用于柔性發電器件，為智能可穿戴設備提供了一種高效、可持續的供電方案，對熱電轉換技術的規模化應用具有重要的現實意義。

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