在可穿戴电子产品的能源创新领域，科学家们长期以来都在探索一种能够将人体与环境温差转化为电能的技术，即柔性热电器件。然而，这一技术的实际应用却面临着重重挑战，包括器件的柔韧度不足、生产工艺复杂度高、成本昂贵以及效率低下等问题，这些问题严重阻碍了柔性无机热电器件在可穿戴设备以及高端散热领域的广泛应用。
近日，来自昆士兰科技大学（QUT）的Zhi-Gang Chen教授及其科研团队在《科学》杂志上发表了一项突破性研究成果，他们成功研发出一种高效且经济的柔性热电薄膜生产技术。这项技术的核心在于使用了微小的纳米晶体作为“纳米粘合剂”，这些晶体能够形成一层均匀的碲化铋薄片，显著提升了薄膜的效率和柔韧性。
据介绍，Chen教授团队采用了一种结合了溶剂热合成、丝网印刷和烧结技术的创新方法。在高压高温的溶剂环境中，通过溶剂热合成产生纳米晶体；随后，利用丝网印刷技术实现薄膜的大规模生产；最后，通过烧结过程将薄膜加热至接近熔点，使颗粒紧密结合，形成稳定的薄膜结构。
所制成的可印刷薄膜由高度定向的Bi₂Te₃基纳米片晶粒和作为纳米粘合剂的Te纳米棒组成。当这些薄膜被组装成柔性热电器件时，其功率密度在同类丝网印刷器件中表现出色，为柔性热电器件的商业化应用奠定了坚实基础。
这项技术的问世，为柔性热电器件的广泛应用打开了新的大门。Chen教授表示：“柔性热电器件可以舒适地贴合在皮肤上，有效地将人体与周围空气的温差转化为电能，为可穿戴电子产品提供持久的能源支持。”
除了为可穿戴设备供电外，这种柔性热电薄膜还可应用于个人热管理领域。例如，将柔性热电器件集成到纺织品中，可以开发出具有自供电加热功能的智能服装，为寒冷环境下的使用者提供温暖。这种创新应用不仅提升了服装的功能性，还为智能服装的发展开辟了新的道路。
柔性热电器件在多个领域都展现出巨大的应用潜力。在汽车工业中，通过利用汽车内外温差，可以将柔性热电器件集成到车辆中，为自动驾驶的无电池距离检测传感器提供能源。这些器件还可以从排气管和其他发热部件中收集能量，提高燃油效率并降低排放，为环保出行贡献力量。
医疗领域同样将从这项技术中受益。柔性热电器件可以利用体温为植入式医疗设备供电，避免了电池更换带来的风险，降低了并发症的发生率。同时，它们还可以实现连续、无创的体温监测，为患者的健康监测提供宝贵的数据支持。
