来源：科技日报，科技日报记者 张盖伦

一种具有自愈合能力、类乐高可模块化重构、且可以回收再利用的高性能柔性热电发电器已经在实验室诞生。我国研究人员与美国研究人员合作，研发出了一种新型柔性热电器件，为下一代物联网应用，包括室外运动可穿戴电子设备提供了高性能、高可靠性、高环境适应性且可定制的自供能发电器。相关论文已于近日发表在《科学》子刊《科学进展（Science Advances）》上。

研究负责人、华中科技大学教授杨荣贵告诉科技日报记者，“热”是最基本的能量形式之一，以各种形态广泛存在于人类生活和自然环境中。相关研究显示，在能源利用中，超过50%的能源是以热能的方式浪费掉。这部分浪费掉的热能中，低于100摄氏度的低温废热占比高达63%，且极难被传统的机械发电机经济高效地再利用。“热电发电器为低温废热的再利用提供了新的机会。”任伟表示，全固态的热电发电器可以利用人体体温给可穿戴电子设备供电，或者利用广泛存在的工业废热给物联网传感节点供电。热电发电器的应用不仅可以回收低温废热，将其转化为有用的电能，还可帮助电子设备淘汰低寿命高污染的传统电池，创造巨大的经济效益和社会效益。

由于人体及各种工业和自然热源的表面通常为不规则的复杂形状，这就要求热电发电器具备优异的柔软自适应性和可拉伸性。研究人员首次提出一种“软质母板-硬质插入”的力学结构，该结构中半导体功能材料上的应变量只有柔性母板应变量的一千两百分之一，使得热电器件具备超高的柔性和可拉伸性。

研究人员基于动态共价化学，设计了一种全新的高分子聚合物，将它作为发电器的支撑和封装材料。这样一来，器件具备了类似生物组织的自愈合能力，可以大幅延长使用寿命。该发电器的另一大亮点是可回收。杨荣贵介绍，将器件浸入特殊的溶剂中，就可以完全回收器件的功能部件和高分子材料，用于重新制造全新的热电器件。这种可回收性可以显著提升器件的经济性，还能尽可能减少大规模商用时造成的环境污染。而且，研究人员的设计也使器件可以像乐高积木一样“灵活”地模块化重构，能够根据使用场景，快速拼接得到不同输出功率的热电器件，大幅降低热电器件重新设计和制造的难度及成本。

热电器件的冷热端热管理与散热对能量采集和效率至关重要。一般来说，器件在户外阳光暴晒环境下会出现散热困难。研究团队把辐射制冷超材料薄膜集成在热电发电机的冷端，可在日间阳光直射情况下实现热电器件的高效稳定输出。这种辐射制冷薄膜可以选择性地反射可见光波段，将热量通过红外辐射的形式发射到太空中，实现热电发电机冷端的被动冷却效果。杨荣贵展望道，在不久的将来，完全不使用电池的电子设备或许会渐渐走进普通民众的生活。

该项研究由华中科技大学杨荣贵教授研究团队、哈尔滨工业大学张丽霞教授研究团队和美国科罗拉多大学肖建亮教授研究团队合作完成，任伟博士、孙妍博士和赵东亮博士为共同第一完成者。