中國研發「體溫發電」新物料 高效柔性發電薄膜可為穿戴式裝置供電

中國科學院電工研究所成功研發出超高效新型柔性發電薄膜物料，這種物料可直接將人體熱量轉化為電能，研究團隊製作的立體「小拱橋」形狀微型體溫發電機包含 100 對發電單元，產生電量足夠驅動電子手錶、溫濕度計等小裝置，為智能穿戴式裝置供電問題提供理想解決方案。

智能手錶、手環等穿戴式裝置發展迅速，但大多依靠電池供電，需要經常更換或充電，限制裝置普及。熱電技術可直接將人體熱量轉化為電能，具有安全環保、無須機械部件等優勢，是解決穿戴式裝置供電問題的理想方案。研究指，現有柔性熱電物料性能較差，發電器件多為平面結構，導致器件在應用過程中發電量太少，無法滿足電子裝置正常運轉需求。團隊研發的新物料在室溫下熱電優值 ZT 達到 1.28，創下硒化銀基薄膜物料新紀錄。

中國研發「體溫發電」新物料 高效柔性發電薄膜可為穿戴式裝置供電

研究團隊利用化學溶液法將硒化銀製成細小納米線，然後與石墨烯混合，鋪在多孔尼龍底布上，經過抽濾和快速熱壓處理，最終製成超高性能柔性「發電薄膜」物料。這種製備方法相較磁控濺射等真空鍍膜技術更為經濟。新物料在 1,500 次彎曲循環後仍保持 96.9% 初始電導率，彎曲半徑 5mm 條件下展現卓越柔韌性。相較傳統物料，硒化銀展現優越熱電性能、更大柔韌性及更低物料成本。

研究團隊在人體背部測試該器件，環境溫度 25°C 時實現面外溫差約 8K，對應開路電壓約 123mV。受測者在靜立和行走間交替 300 秒，器件穩定運作並維持電壓約 120mV，顯示良好可靠性和實用潛力。為探索利用人體與環境溫差產生能量的潛力，團隊使用該器件為 10 個並聯電容器充電至約 70mV，重新配置為串聯後產生約 0.7V 電壓。透過升壓轉換器放大後，成功為溫濕度計（1.5V）和手錶（3V）供電，證明面外熱電發電器經改良設計可持續穩定為低功耗電子裝置供電。

研究成果已在《Nature Communications》發佈，為智能穿戴式裝置提供高效、可持續供電方案，對熱電轉換技術規模化應用具重要現實意義。未來開發更大面積器件利用更大溫度梯度，可顯著增加能量輸出，實現為智能手機等高功耗裝置供電。

來源：Nature