我國(guó)科學(xué)家在高性能聚合物熱電材料領(lǐng)域取得重大突破，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《Science》。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新材料設(shè)計(jì)策略，成功開(kāi)發(fā)出具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)特征的不規(guī)則多級(jí)孔熱電聚合物（IHP-TEP）材料，實(shí)現(xiàn)了熱電性能的顯著提升。

該研究由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所朱道本/狄重安團(tuán)隊(duì)與張德清課題組聯(lián)合完成，依托北京分子科學(xué)交叉研究平臺(tái)和分子材料與器件研究測(cè)試平臺(tái)開(kāi)展。研究團(tuán)隊(duì)突破傳統(tǒng)"聲子玻璃-電子晶體"設(shè)計(jì)理念的矛盾性限制，提出"無(wú)序中創(chuàng)造有序"的創(chuàng)新思路，通過(guò)發(fā)展聚合物的相分離臨界調(diào)控方法，構(gòu)建出具有"多孔無(wú)序-狹道有序"特征的薄膜材料。這種特殊結(jié)構(gòu)使納米至微米級(jí)的多尺度無(wú)序孔結(jié)構(gòu)與孔間區(qū)域的有序分子組裝形成協(xié)同效應(yīng)，在有效抑制熱振動(dòng)傳播的同時(shí)大幅提升載流子遷移率。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，采用PDPPSe-12和PS兩種聚合物構(gòu)筑的多孔薄膜展現(xiàn)出多重聲子散射機(jī)制，熱導(dǎo)率較傳統(tǒng)材料降低72%，載流子遷移率最高提升52%。優(yōu)化后的薄膜功率因子達(dá)772μW·m?1·K?2，343K時(shí)ZT值突破1.64，創(chuàng)下聚合物熱電材料性能新紀(jì)錄。更值得關(guān)注的是，該材料可通過(guò)噴涂技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積制備，在柔性發(fā)電與制冷器件領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊應(yīng)用前景。

這項(xiàng)突破性成果建立了電荷輸運(yùn)與聲子散射解耦調(diào)控的新范式，為開(kāi)發(fā)高性能熱電塑料及其柔性器件提供了全新路徑。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控聚合物的相分離過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了材料無(wú)序性與有序性的協(xié)同優(yōu)化，成功逼近分子材料的本征性能極限。該成果發(fā)表于《Science》2026年第391卷1063-1069頁(yè)，標(biāo)志著我國(guó)在有機(jī)熱電材料領(lǐng)域達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

作為支撐該研究的重要基礎(chǔ)設(shè)施，北京分子科學(xué)交叉研究平臺(tái)由中科院化學(xué)所與北京懷柔科學(xué)城建設(shè)發(fā)展有限公司共同建設(shè)，項(xiàng)目總投資3億元，建筑面積1.6萬(wàn)平方米。該平臺(tái)聚焦分子科學(xué)前沿領(lǐng)域，為跨學(xué)科研究提供了世界一流的實(shí)驗(yàn)條件，此次突破正是其建設(shè)成效的生動(dòng)體現(xiàn)。