当前位置:首页 >> 学术资讯 >> 科研信息

我国学者在高性能聚合物热电材料研究方面取得进展

2025/06/02

我国学者在高性能聚合物热电材料研究方面取得进展


图 PMHJ结构的设计思想与飞行时间二次离子质谱表征结果

  在国家自然科学基金项目(批准号:22125504、22021002)等资助下,中国科学院化学研究所狄重安研究员、朱道本研究员和北京航空航天大学赵立东教授等团队合作,在有机热电材料研究方面取得进展。研究成果以“具有高热电性能的多周期异质结塑料(Multi-heterojunctioned plastics with high thermoelectric figure of merit)”为题,于2024年7月24日发表在《自然》(Nature),论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-024-07724-2。

  聚合物热电材料是贴附式和可穿戴能源器件的关键材料之一,但长期面临热电优值(ZT)低的困境,亟需通过分子理性设计与组装调控实现性能跃升。目前,“声子玻璃-电子晶体”是高性能热电材料的理想模型,虽然传统概念上的聚合物大多具有“声子玻璃”特征,但很多高性能导电聚合物薄膜具有有序分子排列的结晶区,和理想的“声子玻璃”有很大差异,这制约了聚合物热导率降低和热电性能提高。

  为了克服上述挑战,研究团队提出并构建了聚合物多周期异质结(PMHJ)热电材料。该类型分子组装体具有周期有序的纳米结构,其中两种聚合物厚度均小于10纳米,相邻界面约为2个分子层且具有体相异质特征。优化后的PMHJ薄膜不但可以保持优异的电荷输运特性,同时大幅抑制声子/类声子传播,从而实现了聚合物热电性能的大幅跃升,为高性能塑料基热电材料的研究和应用提供了新思路。

  为了构建PMHJ分子组装体并研究其构效关系,研究团队利用PDPPSe-12和PBTTT两种聚合物,结合分子交联方法,制备了具有不同结构特征的PMHJ薄膜,揭示了薄膜热导率的尺寸效应和界面漫反射效应。实验发现,当每种聚合物的厚度接近共轭骨架的“声子”平均自由程时,界面散射明显增强,薄膜的晶格热导率降低70%以上。当两种聚合物及其界面层厚度分别为6.3±0.5、4.2±0.4和3.9±0.4纳米时,掺杂PMHJ薄膜展现出优异的电输运性质,368 K下的ZT值为1.28,达到商品化材料在相同温区的热电性能水平。此外,PMHJ结构具有优异的普适性,其加工方式与溶液法制备技术兼容,在柔性供能器件方面具有重要应用潜力。

  这一研究突破了现有高性能聚合物热电材料不依赖热输运调控的认知局限,推动了有机热电材料进入ZT>1.0的时代,有望为热电塑料领域的持续发展提供新路径。


版权声明:
文章来源国家自然科学基金委员会,分享只为学术交流,如涉及侵权问题请联系我们,我们将及时修改或删除。

相关学术资讯
近期会议

2026年智慧交通与检测技术国际会议(ITDT 2026)(2026-03-25)

2026年第六届智能机器人系统国际会议(ISoIRS 2026)(2026-03-27)

2026年人工智能教育技术与数据科学国际学术会议(AIETDS 2026)(2026-03-27)

2026年IEEE第八届软件工程和计算机科学国际会议(CSECS 2026)(2026-04-17)

第十五届春季国际工程与技术大会 (SCET 2026)(2026-04-17)

2026年金融科技、创新与信息技术国际会议(2026-04-18)

2026年多尺度人工智能国际会议(MAI 2026)(2026-04-24)

第三届机器学习与智能计算国际学术会议(MLIC 2026)(2026-04-24)

2026 空天信息与产业创新国际学术研讨会暨第二届中国——塞尔维亚空天技术与产业应用研讨会(ISA3I 2026)(2026-04-24)

数字化教育系统与计算机科学国际学术会议(2026-04-24)

2026年混凝土材料、结构力学与土木建筑工程国际会议(IMSCE 2026)(2026-3-31)

2026年核工程、环境科学与材料科学国际会议(ICNEESMS 2026)(2026-4-29)

2026年语言、人文科学与艺术国际会议(ICLHA 2026)(2026-4-28)

2026年教育人工智能与大数据技术国际会议(ICADT 2026)(2026-3-29)

2026年光电子学、纳米材料与电子器件国际会议(IONED 2026)(2026-3-30)

2026年能源经济、可持续农业与环境资源国际会议(IESAR 2026)(2026-4-29)

2026社会科学、人文地理与经济发展国际会议(SSHGED 2026)(2026-4-27)

2026年智能驾驶、智能传感与自动化国际会议(IDISA 2026)(2026-4-30)

2026年人机交互、语言处理与大数据国际会议(DHCI 2026)(2026-3-29)

2026计算数学、先进算法与控制工程国际会议(CMAACE 2026)(2026-4-30)

小贴士:学术会议云是学术会议查询检索的第三方门户网站。它是会议组织发布会议信息、众多学术爱好者参加会议、找会议的双向交流平台。它可提供国内外学术会议信息预报、分类检索、在线报名、论文征集、资料发布以及了解学术资讯,查找会服机构等服务,支持PC、微信、APP,三媒联动。
综合推荐区

学术科研网址导航,430+站,定制学术书签

2026年第五届云计算、计算机视觉和图像处理.

2026年动力学与机械工程国际学术研讨会 (.

2026年IEEE第八届软件工程和计算机科学.

2026年第八届计算机图形学、图像与可视化国.

第八届信息科学、电气与自动化工程国际学术会议.

第三届机器学习与智能计算国际学术会议(MLI.

第六届自动化控制、算法与智能仿生国际学术会议.

2026 年第三届计算,机器学习与数据科学国.

第十三届先进制造技术与材料工程国际学术会议 .

第二届人工智能与产品设计国际学术会议 (AI.

2026年多尺度人工智能国际会议(MAI 2.

2026年量子计算与人工智能国际学术会议(I.

2026年第六届计算机视觉与模式分析国际学术.

第七届机械仪表与自动化国际学术会议(ICMI.

2026年第四届亚洲机器学习、算法与神经网络.

2026年第四届亚洲计算机视觉、图像处理与模.

2026年人工智能与数据挖掘国际学术会议(A.

2026年IEEE第七届计算,网络与物联网国.

2026年第五届网络、通信与信息技术国际会议.

2026年智能机器人与控制技术国际会议(CI.

2026年传感器技术、自动化与智能制造国际会.

2026年智能系统与计算国际会议 (ICIS.

2026年电子, 通信与计算机科学国际会议 .

2026年IEEE第三届先进机器人, 自动化.

2026年第七届控制, 机器人与智能系统国际.