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打破校史!地方高校,Nature发文!

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2025-08-15 09:50:03

8月13日,国际顶级学术期刊Nature以“N-type thermoelectric elastomers(N型热电弹性体)”为题,在线发表了青岛科技大学高分子科学与工程学院刘凯教授(第一作者)的最新研究成果,实现了学校在国际顶级学术期刊的历史性重大突破!

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09387-z

随着可穿戴电子设备和软生物电子学的飞速发展,如何提供高效、灵活的能源解决方案已成为亟待解决的关键问题。热电发电技术作为一种能够将温差转化为电能的有效方式,已展现出广泛的应用前景。然而,传统热电器件多采用无机热电材料,侧重于在刚性结构下的应用,缺乏弹性和形状适应性,在柔性和可穿戴设备中应用上受到显著限制。针对这一问题,刘凯开发了首个N型热电弹性体(TEE),一种兼具弹性、伸展性和热电转化能力的创新材料,为上述领域的能源采集技术开辟了新的方向

N型热电弹性体通过将均匀纳米相分离、热激活交联和定向掺杂三种策略相结合成功合成,展现出了卓越的拉伸性以及回弹性,拉伸应变高达850%,能够和传统的橡胶媲美。该材料的热电优值(ZT值)在300K时可达到0.49,接近甚至超越了现有的柔性或塑性无机热电材料的性能。通过精确选择弹性体和掺杂剂的组合,不仅能够改善拉伸性,还能促进均匀分布的半导体聚合物纳米纤维的形成,从而提升电导率并降低热导率,为热电材料在高效能与弹性可调性之间的平衡提供了崭新的解决方案。基于此,研究团队制造了首个弹性热电发电机,展示了其在人体热能收集中的应用,并展现了驱动可穿戴电子设备和生物传感器的潜力。与无机热电器件不同,弹性热电发电机无需复杂的互连结构,能够直接与皮肤表面适配,同时保持较高的填充因子和较低的热阻,使得该器件能够兼具高效的热电转换效率和优异的舒适性、形状适应性,柔性电子学和可穿戴设备的能源采集技术提供了崭新的解决方案。

该研究得到了国家自然科学基金、北京市杰出青年基金、北京大学高性能计算平台、北京大学材料加工与测试中心、青岛科技大学橡胶行业创新研发技术中心等的大力支持,该研究成果在Nature正刊发表,标志着青岛科技大学在橡胶与高分子材料领域热电弹性体材料方面取得了具有国际显示度的重大科研成果。

青岛科技大学

青岛科技大学是一所以工为主,理、工、文、经、管、医、法、艺、教等学科协调发展、特色鲜明的多科性大学。学校是国家“111计划”立项建设单位、山东省属重点建设的大学和山东省应用基础型人才培养特色名校,被教育部评估为“本科教学工作水平评估优秀高校”“全国毕业生就业典型经验高校”和“全国创新创业典型经验高校”,荣获“山东省第一届省级文明校园”荣誉称号,被社会赞誉为“中国橡胶工业的黄埔”

学校历史底蕴厚重,前身是创建于1950年的沈阳轻工业高级职业学校,1956年迁至青岛,更名为青岛橡胶工业学校;1958年升格为山东化工学院,1984年、2002年先后更名为青岛化工学院和青岛科技大学,至今形成了“五校区一基地”的办学格局。

近年来,青岛科技大学坚持“服务国家战略、服务区域发展、引领行业进步”发展战略,充分发挥橡胶材料等学科优势特色,依托国家橡胶与轮胎工程技术研究中心、高性能有机光学聚合物与先进制造技术全国重点实验室等高能级科研平台,重点围绕弹性体功能材料、绿色橡胶制备等方向深入开展“有组织科研”,为加快实现高水平科技自立自强持续贡献青科大力量。

来源:青岛科技大学,爱科会易仅用于学术交流,若相关内容侵权,请联系删除

8月13日,国际顶级学术期刊Nature以“N-type thermoelectric elastomers(N型热电弹性体)”为题,在线发表了青岛科技大学高分子科学与工程学院刘凯教授(第一作者)的最新研究成果,实现了学校在国际顶级学术期刊的历史性重大突破!

论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-025-09387-z

随着可穿戴电子设备和软生物电子学的飞速发展,如何提供高效、灵活的能源解决方案已成为亟待解决的关键问题。热电发电技术作为一种能够将温差转化为电能的有效方式,已展现出广泛的应用前景。然而,传统热电器件多采用无机热电材料,侧重于在刚性结构下的应用,缺乏弹性和形状适应性,在柔性和可穿戴设备中应用上受到显著限制。针对这一问题,刘凯开发了首个N型热电弹性体(TEE),一种兼具弹性、伸展性和热电转化能力的创新材料,为上述领域的能源采集技术开辟了新的方向

N型热电弹性体通过将均匀纳米相分离、热激活交联和定向掺杂三种策略相结合成功合成,展现出了卓越的拉伸性以及回弹性,拉伸应变高达850%,能够和传统的橡胶媲美。该材料的热电优值(ZT值)在300K时可达到0.49,接近甚至超越了现有的柔性或塑性无机热电材料的性能。通过精确选择弹性体和掺杂剂的组合,不仅能够改善拉伸性,还能促进均匀分布的半导体聚合物纳米纤维的形成,从而提升电导率并降低热导率,为热电材料在高效能与弹性可调性之间的平衡提供了崭新的解决方案。基于此,研究团队制造了首个弹性热电发电机,展示了其在人体热能收集中的应用,并展现了驱动可穿戴电子设备和生物传感器的潜力。与无机热电器件不同,弹性热电发电机无需复杂的互连结构,能够直接与皮肤表面适配,同时保持较高的填充因子和较低的热阻,使得该器件能够兼具高效的热电转换效率和优异的舒适性、形状适应性,柔性电子学和可穿戴设备的能源采集技术提供了崭新的解决方案。

该研究得到了国家自然科学基金、北京市杰出青年基金、北京大学高性能计算平台、北京大学材料加工与测试中心、青岛科技大学橡胶行业创新研发技术中心等的大力支持,该研究成果在Nature正刊发表,标志着青岛科技大学在橡胶与高分子材料领域热电弹性体材料方面取得了具有国际显示度的重大科研成果。

青岛科技大学

青岛科技大学是一所以工为主,理、工、文、经、管、医、法、艺、教等学科协调发展、特色鲜明的多科性大学。学校是国家“111计划”立项建设单位、山东省属重点建设的大学和山东省应用基础型人才培养特色名校,被教育部评估为“本科教学工作水平评估优秀高校”“全国毕业生就业典型经验高校”和“全国创新创业典型经验高校”,荣获“山东省第一届省级文明校园”荣誉称号,被社会赞誉为“中国橡胶工业的黄埔”

学校历史底蕴厚重,前身是创建于1950年的沈阳轻工业高级职业学校,1956年迁至青岛,更名为青岛橡胶工业学校;1958年升格为山东化工学院,1984年、2002年先后更名为青岛化工学院和青岛科技大学,至今形成了“五校区一基地”的办学格局。

近年来,青岛科技大学坚持“服务国家战略、服务区域发展、引领行业进步”发展战略,充分发挥橡胶材料等学科优势特色,依托国家橡胶与轮胎工程技术研究中心、高性能有机光学聚合物与先进制造技术全国重点实验室等高能级科研平台,重点围绕弹性体功能材料、绿色橡胶制备等方向深入开展“有组织科研”,为加快实现高水平科技自立自强持续贡献青科大力量。

来源:青岛科技大学,爱科会易仅用于学术交流,若相关内容侵权,请联系删除