"Cao Su Nhiệt Điện" Mở Ra Giải Pháp Mới Thu Năng Lượng Cho Thiết Bị Đeo

Ngày 14/8, Đại học Khoa học và Công nghệ Thanh Đảo thông báo Giáo sư Lưu Khai đã phát triển thành công vật liệu đàn hồi nhiệt điện loại N đầu tiên, gọi là "cao su nhiệt điện", mang đến giải pháp mới cho công nghệ thu năng lượng trong thiết bị đeo và điện tử linh hoạt. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature vào ngày 13/8.

Trước đây, thiết bị nhiệt điện truyền thống chủ yếu dùng vật liệu vô cơ, cứng nhắc và thiếu tính đàn hồi, hạn chế ứng dụng trên thiết bị đeo. Để khắc phục, Lưu Khai dựa trên nghiên cứu từ nhóm Giáo sư Lôi Đình (Đại học Bắc Kinh) và Giáo sư Hoa Tĩnh (Đại học Thanh Đảo) để tạo ra vật liệu đàn hồi nhiệt điện loại N. Đây là vật liệu đột phá, kết hợp khả năng co giãn, đàn hồi và chuyển đổi nhiệt-điện, mở hướng mới cho công nghệ thu năng lượng đeo được.

Lưu Khai cho biết, vật liệu được tổng hợp bằng cách kết hợp ba chiến lược: tách pha nano đồng nhất, liên kết chéo kích hoạt nhiệt và pha tạp định hướng. Vật liệu có độ giãn đạt 850%, ngang bằng cao su thông thường, đồng thời đạt chỉ số ZT 0,49 ở 300 Kelvin, tương đương hoặc vượt vật liệu nhiệt điện vô cơ dẻo hiện có.

Bằng cách lựa chọn tối ưu tổ hợp elastomer-chất pha tạp, nhóm nghiên cứu không chỉ cải thiện độ giãn mà còn tạo ra các sợi nano polymer bán dẫn phân bố đều, nâng cao độ dẫn điện và giảm độ dẫn nhiệt, phá bỏ rào cản giữa hiệu suất cao và khả năng điều chỉnh đàn hồi.

Từ đó, nhóm chế tạo máy phát nhiệt điện đàn hồi đầu tiên. Khác với thiết bị vô cơ, máy phát này không cần cấu trúc kết nối phức tạp, dễ dàng áp sát da với hệ số lấp đầy cao và điện trở nhiệt thấp. Nó sở hữu hiệu suất chuyển đổi cao cùng khả năng thoải mái và thích ứng hình dạng, hứa hẹn ứng dụng cho thiết bị đeo và cảm biến sinh học.