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塑料发电？我国科学家研制出高性能塑料基热电材料

2025-07-18 10:03:07 A+A-

想象这样的未来：贴附在皮肤上的透明薄膜，能利用体温与环境温差持续为智能手表供电；智能服装可以自主调节温度，实现冬暖夏凉的效果；工厂管道废热被柔性材料高效回收并用以发电。这些曾出现在科幻作品中的场景，正在通过柔性热电材料的研究快步走向现实。

我国科学家在《自然》发表了一项突破性研究，该研究由中国科学院化学研究所与北京航空航天大学等机构的研究团队完成，通过创新设计的聚合物多异质结（PMHJ）结构，将柔性热电材料的性能提升至接近商用水平，让可穿戴能源设备的规模化应用指日可待。

热电效应：热能与电能可以相互转换

热电效应是一种能够实现热能与电能直接相互转换的物理现象。这种双向转换包含两个核心效应：塞贝克效应（Seebeckeffect）实现热能向电能的转换，对应温差发电应用；帕尔贴效应（Peltiereffect）则实现电能向热能的转换，对应热电制冷应用。这两个效应共同构成了现代热电技术的理论基础。

塑料发电？我国科学家研制出高性能塑料基热电材料

热电器件温差发电和热电制冷示意图

（图片来源：参考文献[1]）

1821年，德国物理学家托马斯·塞贝克在实验中发现了一个奇妙现象：当两种不同导体或半导体材料组成闭合回路，并在接头处施加温度差时，回路中会产生电动势。这一发现后来被命名为塞贝克效应。其物理机制可以形象地理解为“电子瀑布”——高温端的电子获得更多动能，向低温端流动，从而形成电势差。

塑料发电？我国科学家研制出高性能塑料基热电材料

热电效应比较明显的热电偶连接到万用表，可以用于显示温度

（图片来源：维基百科）

13年后，法国科学家帕尔贴发现了这一现象的逆过程：当电流通过两种材料组成的回路时，一个接头会吸收热量，另一个接头则会释放热量。这一效应相当于电子在移动过程中“搬运”热量，其本质就是一个固态制冷过程。帕尔贴效应的发现为无机械运动部件的电子制冷技术奠定了基础。

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