在可穿戴電子產品的能源創新領域，科學家們長期以來都在探索一種能夠將人體與環境溫差轉化為電能的技術，即柔性熱電器件。然而，這一技術的實際應用卻面臨著重重挑戰，包括器件的柔韌度不足、生產工藝復雜度高、成本昂貴以及效率低下等問題，這些問題嚴重阻礙了柔性無機熱電器件在可穿戴設備以及高端散熱領域的廣泛應用。
近日，來自昆士蘭科技大學（QUT）的Zhi-Gang Chen教授及其科研團隊在《科學》雜志上發表了一項突破性研究成果，他們成功研發出一種高效且經濟的柔性熱電薄膜生產技術。這項技術的核心在于使用了微小的納米晶體作為“納米粘合劑”，這些晶體能夠形成一層均勻的碲化鉍薄片，顯著提升了薄膜的效率和柔韌性。
據介紹，Chen教授團隊采用了一種結合了溶劑熱合成、絲網印刷和燒結技術的創新方法。在高壓高溫的溶劑環境中，通過溶劑熱合成產生納米晶體；隨后，利用絲網印刷技術實現薄膜的大規模生產；最后，通過燒結過程將薄膜加熱至接近熔點，使顆粒緊密結合，形成穩定的薄膜結構。
所制成的可印刷薄膜由高度定向的Bi?Te?基納米片晶粒和作為納米粘合劑的Te納米棒組成。當這些薄膜被組裝成柔性熱電器件時，其功率密度在同類絲網印刷器件中表現出色，為柔性熱電器件的商業化應用奠定了堅實基礎。
這項技術的問世，為柔性熱電器件的廣泛應用打開了新的大門。Chen教授表示：“柔性熱電器件可以舒適地貼合在皮膚上，有效地將人體與周圍空氣的溫差轉化為電能，為可穿戴電子產品提供持久的能源支持。”
除了為可穿戴設備供電外，這種柔性熱電薄膜還可應用于個人熱管理領域。例如，將柔性熱電器件集成到紡織品中，可以開發出具有自供電加熱功能的智能服裝，為寒冷環境下的使用者提供溫暖。這種創新應用不僅提升了服裝的功能性，還為智能服裝的發展開辟了新的道路。
柔性熱電器件在多個領域都展現出巨大的應用潛力。在汽車工業中，通過利用汽車內外溫差，可以將柔性熱電器件集成到車輛中，為自動駕駛的無電池距離檢測傳感器提供能源。這些器件還可以從排氣管和其他發熱部件中收集能量，提高燃油效率并降低排放，為環保出行貢獻力量。
醫療領域同樣將從這項技術中受益。柔性熱電器件可以利用體溫為植入式醫療設備供電，避免了電池更換帶來的風險，降低了并發癥的發生率。同時，它們還可以實現連續、無創的體溫監測，為患者的健康監測提供寶貴的數據支持。
