曹镛院士/马於光传授《AM》综述：用于自供电电子体系的可穿着热电质料和器件

万物互联智能天下已成为信息期间的新征程。物联观点的提出也引发了便携式电子产物的遍及研究，比方可穿着电子产物、可植入医疗设置装备摆设等。便携式电子产物进展中的一个要害技能瓶颈是电源必要定期充电和调换。是以，开辟可连续、免维护电源势在必行。当代集成电路对低落事情电压和功耗的不停推动使开辟由体热供电的设置装备摆设成为大概。在这种情形下，热电质料已成为将体热有用转化为电能为可穿着设置装备摆设供电而不受情况条件限定的最佳候选质料。在已往20年加工技能和热电质料性能快速前进的推动下，可穿着热电发电器(WTEG)渐渐变得越发机动和可拉伸，是以它们可以用于庞大和动态的外貌。

鉴于此，华南理工大学曹镛院士、马於光传授、Jiang Qinglin团结瑞典Linköping大学Simone Fabiano传授在《Advanced Materials》上颁发题为“Wearable Thermoelectric Materials and Devices for Self-Powered Electronic Systems”的综述全面涵盖了差别范例WTEG器件设计的功效质料、加工技能和计谋。总结了基于WTEG的可穿着自供电体系，包罗多功效热电模块、混淆能量网络和多合一能源设置装备摆设。商议了有机热电质料、界面工程和器件性能评估方面的挑衅，并提供了对该范畴将来进展的发起。

文章体系且全面地先容了基于WTEG的自供电电子设置装备摆设的制造和设计。起首细致形貌了热电发电器的根本观点、道理，参数及其输出性能。热电发电器作为可在温差下孕育发生电能的固态设置装备摆设，与其他能源器件相比，具有寿命长，运行时无有害物质开释和无运行和维护本钱等长处。也论述了人体作为热电发电器热源的科学依据。并从所利用的热电质料、其布局演化和性能优化的角度总结和阐发了WTEG的汗青进展。

WTEG概述表示图。

热电质料是WTEG的重要部门。普通来说，体系中利用的重要热电质料包罗经典有机质料、无机质料、碳纳米管、二维质料和复合质料。对室温下利用的热电质料的研究希望和最新技能从物理和化学性子、ZT值和加工计谋等方面举行了全面的归纳综合。除了热电质料的性能，WTEG的制造和组装也有很大的影响。文章指出通过开辟布局设计和键合技能，可以利用三种重要计谋来进步功率输出：i) 增添温度梯度，ii) 开辟组装热电模块的要领，iii) 优化界面布局。差别的计谋有差别的长处和缺点。

可穿着电子设置装备摆设作为人、情况和呆板之间的交互平台应包罗多个电子组件。文章从三个角度叙述了基于多功效热电模块、混淆能量网络和多合一能源设置装备摆设的可穿着自供电体系。并指出：一方面，追求新的质料体系和创建理论的热电体系对付开辟高ZT质料仍旧至关紧张。另一方面，在器件设计历程中应思量界面工程和评估WTEG的尺度。

WTEG具有温差小，器件尺寸小，应用范畴广等长处。与太阳能电池相比，WTEG可以每天24小时不中断供电，这是传统太阳能供电设置装备摆设难以实现的。与锂电池相比，它们不必要维护。别的，作者也指出了基于所商议的热电质料和器件开辟WTEG进一步研究的远景。

WTEG的应用远景。

现在对实现高功率输出WTEG的研究重要会合在开辟具有高性能的热电质料和优化器件布局上。只管在开辟生产具有高ZT值的热电柔性质料方面已经取得了庞大希望，但对WTEG的研究仍旧处于起步阶段。作者在综述中提出开辟理论模子和新质料体系，设计WTEG的电流偏向，解说WTEG中的传热机制，办理热源和器件之间的热阻失配以及创建行业尺度评价要领仍旧是亟待办理的科学题目。

文章泉源：

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202102990

泉源：高分子科学前沿

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