在可穿戴電子設備與軟生物電子學蓬勃發展的背景下，能源供應的靈活性與高效性成為了制約技術進步的關鍵因素。熱電發電技術，憑借其溫差轉電能的獨特能力，為這一難題提供了潛在的解決方案。然而，傳統熱電器件主要基于無機材料，其剛性和缺乏形狀適應性極大地限制了其在柔性及可穿戴設備中的應用。
為了突破這一技術壁壘，青島科技大學高分子科學與工程學院劉凱教授攜手北京大學雷霆教授團隊及青島科技大學華靜教授團隊，成功研發出首個N型熱電彈性體（TEE）。這一創新材料不僅具備出色的彈性和伸展性，還能有效實現熱電轉化，為柔性電子與可穿戴設備的能源采集帶來了全新的可能。該熱電彈性體通過納米相分離、熱激活交聯和定向摻雜三項技術的巧妙結合，實現了高達850%的拉伸應變，性能堪比傳統橡膠。
在300K溫度下，該材料的熱電優值（ZT值）達到了0.49，這一表現甚至超越了部分現有的柔性或塑性無機熱電材料。通過精心挑選彈性體與摻雜劑的組合，研究團隊不僅提升了材料的拉伸性能，還促進了半導體聚合物納米纖維的均勻分布，進而增強了電導率并降低了熱導率。這一突破為熱電材料在高效能與彈性可調性之間找到了完美的平衡點。
基于這一創新材料，研究團隊進一步制造了首個彈性熱電發電機，并展示了其在人體熱能收集方面的應用潛力。與無機熱電器件相比，彈性熱電發電機無需復雜的互連結構，能夠直接貼合皮膚表面，同時保持較高的填充因子和較低的熱阻。這一特性使得該器件在提供高效熱電轉換效率的同時，還能確保極佳的舒適性和形狀適應性，為柔性電子學和可穿戴設備的能源采集技術帶來了革命性的變化。
此次研究得到了包括國家自然科學基金、北京市杰出青年基金在內的多項資金支持，并依托了北京大學高性能計算平臺、北京大學材料加工與測試中心以及青島科技大學橡膠行業創新研發技術中心等高能級科研平臺。青島科技大學近年來持續聚焦彈性體功能材料、綠色橡膠制備等領域，通過“有組織科研”戰略，為科技自立自強貢獻了重要力量。
