澳洲昆士蘭科技大學（QUT）的研究團隊近日成功開發出一種超薄、柔性的熱電薄膜，這項技術能夠利用人體熱量為可穿戴設備供電，甚至有望取代傳統電池。此外，這種薄膜還可用於智慧手機和電腦晶片的散熱，展現出廣泛的應用潛力。

澳洲昆士蘭科技大學（QUT）的研究團隊近日成功開發出一種超薄、柔性的熱電薄膜，這項技術能夠利用人體熱量為可穿戴設備供電，甚至有望取代傳統電池。此外，這種薄膜還可用於智慧手機和電腦晶片的散熱，展現出廣泛的應用潛力。

技術背景與挑戰
熱電技術長期以來被視為一種將溫差轉換為電能的有效方法，尤其適合用於可穿戴電子產品。然而，製造柔性、高效且具有商業可行性的熱電設備一直面臨諸多挑戰，包括軟韌性不足、技術複雜、成本高昂以及性能不佳等問題，這些因素都阻礙了軟性無機熱電元件的大規模量產和商業化。

突破性進展
昆士蘭科技大學的Zhi-Gang Chen教授及其團隊似乎克服了這些挑戰，並在《科學》期刊上發表了他們的最新研究成果。該團隊開發出一種經濟高效的柔性熱電薄膜，其核心技術在於使用了微小的晶體，即「奈米黏合劑」，這些奈米黏合劑形成了一層均勻的碲化鉍（Bi₂Te₃）薄片，從而提高了薄膜的效率和軟韌性。

製造過程
這種薄膜的製造過程結合了溶劑熱合成、絲網印刷和燒結技術：
1. 溶劑熱合成：在高壓高溫的溶劑中生成奈米晶體。
2. 絲網印刷：使大規模生產薄膜成為可能。
3. 燒結：將薄膜加熱至接近熔點，有效結合顆粒。

最終，量產的可印刷薄膜由高度取向的Bi₂Te₃基奈米片晶粒和奈米黏合劑的Te奈米棒組成。這種薄膜在絲網印刷元件中的功率密度名列前茅。

應用前景
這項技術開啟了一系列潛在應用：
– 可穿戴設備：軟性熱電器件可以舒適地貼合在皮膚上，有效將人體與空氣的溫差轉換為電能，為可穿戴電子產品供電。
– 個人熱管理：與紡織品整合，為智慧服裝開闢新可能性，例如在寒冷環境中製造自供電的加熱服裝。
– 汽車應用：將軟性熱電元件整合至汽車，利用汽車內外溫差供電，例如自動駕駛無電池距離檢測感測器，並收集排氣管等發熱部件的熱能，提高燃油效率並減少排放。
– 醫療領域：利用體溫為植入式醫療設備供電，無需更換電池，降低併發症風險，並可製作連續體溫監測系統，提供健康監測數據。
– 工業與基礎設施：從基礎設施中收集廢熱，貼合管道、機械或結構件，利用未開發的熱源發電，提高建築和工業製造的能源效率。

結論
這項突破性技術不僅解決了傳統熱電設備的諸多挑戰，還為可穿戴設備、智慧服裝、汽車、醫療和工業領域提供了創新的能量收集和熱管理解決方案。隨著這項技術的進一步發展和商業化，未來將有更多應用場景得以實現，進一步推動能源效率和可持續發展的進程。