在可穿戴电子设备与软生物电子学蓬勃发展的背景下，能源供应的灵活性与高效性成为了制约技术进步的关键因素。热电发电技术，凭借其温差转电能的独特能力，为这一难题提供了潜在的解决方案。然而，传统热电器件主要基于无机材料，其刚性和缺乏形状适应性极大地限制了其在柔性及可穿戴设备中的应用。
为了突破这一技术壁垒，青岛科技大学高分子科学与工程学院刘凯教授携手北京大学雷霆教授团队及青岛科技大学华静教授团队，成功研发出首个N型热电弹性体（TEE）。这一创新材料不仅具备出色的弹性和伸展性，还能有效实现热电转化，为柔性电子与可穿戴设备的能源采集带来了全新的可能。该热电弹性体通过纳米相分离、热激活交联和定向掺杂三项技术的巧妙结合，实现了高达850%的拉伸应变，性能堪比传统橡胶。
在300K温度下，该材料的热电优值（ZT值）达到了0.49，这一表现甚至超越了部分现有的柔性或塑性无机热电材料。通过精心挑选弹性体与掺杂剂的组合，研究团队不仅提升了材料的拉伸性能，还促进了半导体聚合物纳米纤维的均匀分布，进而增强了电导率并降低了热导率。这一突破为热电材料在高效能与弹性可调性之间找到了完美的平衡点。
基于这一创新材料，研究团队进一步制造了首个弹性热电发电机，并展示了其在人体热能收集方面的应用潜力。与无机热电器件相比，弹性热电发电机无需复杂的互连结构，能够直接贴合皮肤表面，同时保持较高的填充因子和较低的热阻。这一特性使得该器件在提供高效热电转换效率的同时，还能确保极佳的舒适性和形状适应性，为柔性电子学和可穿戴设备的能源采集技术带来了革命性的变化。
此次研究得到了包括国家自然科学基金、北京市杰出青年基金在内的多项资金支持，并依托了北京大学高性能计算平台、北京大学材料加工与测试中心以及青岛科技大学橡胶行业创新研发技术中心等高能级科研平台。青岛科技大学近年来持续聚焦弹性体功能材料、绿色橡胶制备等领域，通过“有组织科研”战略，为科技自立自强贡献了重要力量。
