利用温差发电？新材料提升热电转换性能

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2026年03月06日

  记者从中国科学院化学研究所获悉，该所朱道本院士、狄重安研究员联合国内合作者，研制出一种具有不规则多级孔结构的塑料热电薄膜，其核心性能指标创造了柔性热电材料的同温区性能纪录，为可穿戴发电设备、贴附式制冷器件、物联网传感器等技术提供了材料支撑。

利用温差发电？新材料提升热电转换性能
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  热电材料能够实现热能和电能之间的转换：当材料两端存在温差时，热能可直接转化为电能；通电后，材料则会出现一端变热、另一端变冷的现象。这一特性使热电材料在废热回收、固态制冷等领域具有广阔应用前景。

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  与传统的无机热电材料相比，聚合物热电材料具有质轻、柔性好、制备成本低等优势。但长期以来，聚合物热电材料的核心性能指标一直相对落后，成为制约其走向实用化的关键瓶颈。

  针对热电材料难以同时实现高效传输电流与有效阻隔热量的难题，科研团队创新性提出在无序中创造有序的协同调控理念。团队研制出新型塑料热电薄膜，其内部布满尺寸各异、形状不一、分布无序的纳米至微米级孔洞，可大幅抑制热传导。同时，纳米级的孔隙又能促使聚合物分子有序排列，显著提升电荷输运性能。

  塑料热电薄膜结构的设计思想与表征结果。（中国科学院化学研究所供图）

  研究人员介绍，这一设计就像在崎岖山地中修建高速公路，无序孔洞迫使热量“翻山越岭”，有序分子通道则保障电子“高速通行”。

  据悉，相关成果于北京时间3月6日发表在国际学术期刊《科学》。（记者刘祯、胡喆）

 【责任编辑:刘子丫】
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              中国纳米材料行业发展前景预测2024 2024年5月11日 来源：百度 1142 73 当前，我国新材料产业正站在一个至关重要的战略节点上，迎来了发展的黄金时期。其中，纳米材料等先进新材料的关键核心领域，已成为全球范围内未来竞争的焦点所在。纳米材料，这一前沿科技领域的璀璨明珠，主要可以划分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜以及纳米块体等四大类图片来源于网络，如有侵权，请联系删除 近两年中国新能源汽车市场由于补贴大幅退坡及其他因素影响，市场进入短暂调整期，导致动力电池出货量增速放缓，甚至出现下滑，这导致碳纳米管导电剂出现短期供需失衡，但受益于技术升级的带动，该材料市场增速表现好于下游锂电池市场。同样受益于动力电池市场规模需求的增长，近几年碳纳米管出货量呈现快速增长态势。结合高工产研锂电研究所(GGII)年复合增长率数据，前瞻测算2020年国内碳纳米管出货量达到7.97万吨。 当前，我国新材料产业正站在一个至关重要的战略节点上，迎来了发展的黄金时期。其中，纳米材料等先进新材料的关键核心领域，已成为全球范围内未来竞争的焦点所在。纳米材料，这一前沿科技领域的璀璨明珠，主要可以划分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜以及纳米块体等四大类别。 据中研普华研究院撰写的 纳米材料凭借表面效应及高反应活性等优异性能获得市场认可现阶段主要以石墨烯导热膜在消费电子行业的应用为代表。散热问题是消费电子行业长期高度关注的技术问题，石墨烯导热膜即是充分利用这一特性而开发出的片状材料，与传统材料相比具有厚度薄及散热效率高的优势，满足了消费电子产品的散热需求。 中国纳米材料行业产业链中游的主要参与者是纳米材料应用零部件生产商。以碳纳米管导电剂市场为例，其中游厂商的参与者主要为购买上游导电剂产品进行动力电池、数码电池等锂电池产品生产的电池厂商。这部分电池产品将作为生产零部件继续输送至下游的新能源汽车、智能手机、智能穿戴设备、无人机等制造厂商。 当前纳米材料产业链中存在着"微笑曲线"特征，即从事附加价值较低的组装及制造业务的中游环节厂商，由于技术壁垒较低，同质化程度较高等原因受到上下游厂商挤压。一旦行业出现增长减缓或收缩情况，中间产品生产环节将受到冲击，因此其议价能力在产业链中处于最低位置。 部分纳米材料凭借着高导电性、高导热性等性能优势，在现有应用领域持续渗透，并有望在未来5至10年挑战传统材料在应用上的市场地位。以碳纳米管材料为例，在已实现商业应用的动力锂电池用导电剂市场上，碳纳米管导电浆料的市场占有率自 2014年至2018 年逐年上升，由11.6%提高到29.8%(见中国动力锂电池导电剂市场占有率∶碳纳米管、炭黑)。在此期间，炭黑类材料的市场占有率逐年下降，由2014年的63.0%下降至2018年的520%。虽与炭黑类材料目前的市场地位仍有差距，但随着碳纳米管材料在动力锂电池领域的不断渗透，其市场份额有望在2021年超过炭黑成为动力锂电池的主流导电剂，并在2023年进一步达到75%以上的占有率。 随着国民生活水平的提高及个人卫生健康意识的提升，纳米材料在抗菌类产品中的应用有望成为中国纳米材料行业另一个重要的细分应用市场。纳米抗菌材料是指通过一定工艺被制备成纳米级别的抗菌剂，可用于与载体材料一起制备成下游生产环节使用的功能性材料。 目前，已被发现具有抗菌性能的纳米材料主要包括金属型材料、光催化型材料、季铵盐修饰的无机材料、复合型材料等，其中金属型材料形成实用产品的较多。在载银无机抗菌材料领域，在中国占据主流的厂商为陶氏杜邦、东亚合成等外国化工企业，中国本土企业也成功研发出纳米银抗菌粉、油性纳米银抗菌添加剂、纳米银抗菌防臭纤维等实用型产品并形成销售收入。 在纳米材料领域，由于其技术含量高、应用范围广，市场前景十分广阔。目前，纳米材料市场的主要产品包括碳纳米管、纳米蒙脱土、纳米碳酸钙以及石墨烯等，这些产品均处于稳步增长状态。纳米材料市场规模已接近千亿元，且随着技术的不断进步和应用领域的拓展，其市场潜力还将进一步提升。 ，随着折叠屏终端兴起，折叠屏铰链对于零部件复杂度和加工精度要求更高，有望成MIM工艺应用的新爆发点;汽车零部件领域，包括发动机部件、涡轮增压零件、座位机制及传感器等MIM零件，在汽车轻量化以及生产低碳化趋势下，MIM工艺优势日益凸显;医疗器械领域，主要生产手术器械、整形外科工具、牙齿矫正器械和听力设备等，在器械高精度与高复杂度要求下，MIM产品规模预计持续增长;此外，MIM还在五金、军工、建筑等领域得到广泛应用。 特别是碳纳米管，其研究前景极为广阔。除了在复合材料、显示器、储氢、电容器等领域有广泛应用外，碳纳米管在半导体电子器件、传感器...

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