北京時間8月13日23時，國際頂級學術(shù)期刊《Nature》以“N-type thermoelectric elastomers（N型熱電彈性體）”為題，在線發(fā)表了青島科技大學高分子科學與工程學院劉凱教授(第一作者)的最新研究成果，實現(xiàn)了學校在國際頂級學術(shù)期刊的歷史性重大突破！

文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09387-z

隨著可穿戴電子設備和軟生物電子學的飛速發(fā)展，如何提供高效、靈活的能源解決方案已成為亟待解決的關(guān)鍵問題。熱電發(fā)電技術(shù)作為一種能夠?qū)夭钷D(zhuǎn)化為電能的有效方式，已展現(xiàn)出廣泛的應用前景。然而，傳統(tǒng)熱電器件多采用無機熱電材料，側(cè)重于在剛性結(jié)構(gòu)下的應用，缺乏彈性和形狀適應性，在柔性和可穿戴設備中應用上受到顯著限制。針對這一問題，劉凱開發(fā)了首個N型熱電彈性體（TEE），一種兼具彈性、伸展性和熱電轉(zhuǎn)化能力的創(chuàng)新材料，為上述領(lǐng)域的能源采集技術(shù)開辟了新的方向。

N型熱電彈性體通過將均勻納米相分離、熱激活交聯(lián)和定向摻雜三種策略相結(jié)合成功合成，展現(xiàn)出了卓越的拉伸性以及回彈性，拉伸應變高達850%，能夠和傳統(tǒng)的橡膠媲美。該材料的熱電優(yōu)值（ZT值）在300K時可達到0.49，接近甚至超越了現(xiàn)有的柔性或塑性無機熱電材料的性能。通過精確選擇彈性體和摻雜劑的組合，不僅能夠改善拉伸性，還能促進均勻分布的半導體聚合物納米纖維的形成，從而提升電導率并降低熱導率，為熱電材料在高效能與彈性可調(diào)性之間的平衡提供了嶄新的解決方案。基于此，研究團隊制造了首個彈性熱電發(fā)電機，展示了其在人體熱能收集中的應用，并展現(xiàn)了驅(qū)動可穿戴電子設備和生物傳感器的潛力。與無機熱電器件不同，彈性熱電發(fā)電機無需復雜的互連結(jié)構(gòu)，能夠直接與皮膚表面適配，同時保持較高的填充因子和較低的熱阻，使得該器件能夠兼具高效的熱電轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的舒適性、形狀適應性，為柔性電子學和可穿戴設備的能源采集技術(shù)提供了嶄新的解決方案。

該研究得到了國家自然科學基金、北京市杰出青年基金、北京大學高性能計算平臺、北京大學材料加工與測試中心、青島科技大學橡膠行業(yè)創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)中心等的大力支持，該研究成果在《Nature》正刊發(fā)表，標志著青島科技大學在橡膠與高分子材料領(lǐng)域熱電彈性體材料方面取得了具有國際顯示度的重大科研成果。

近年來，青島科技大學堅持“服務國家戰(zhàn)略、服務區(qū)域發(fā)展、引領(lǐng)行業(yè)進步”發(fā)展戰(zhàn)略，充分發(fā)揮橡膠材料等學科優(yōu)勢特色，依托國家橡膠與輪胎工程技術(shù)研究中心、高性能有機光學聚合物與先進制造技術(shù)全國重點實驗室等高能級科研平臺，重點圍繞彈性體功能材料、綠色橡膠制備等方向深入開展“有組織科研”，為加快實現(xiàn)高水平科技自立自強持續(xù)貢獻青科大力量。