随着可穿戴设备和物联网技术的快速发展，柔性能源与便携式制冷技术成为科技界关注的焦点。其中，柔性热电器件因其能够利用人体或环境中的热能发电，并实现薄膜制冷功能，被视为满足这些需求的关键技术之一。在众多材料体系中，有机热电材料因其本征柔性和可溶液加工特性备受关注，但长期以来受制于性能不足和加工工艺复杂等问题。
中国科学院化学研究所的科研团队在高性能有机热电材料领域取得突破性进展。研究团队通过化学原理调控分子组装体的电热输运特性，成功开发出一种新型不规则多级孔热电聚合物（IHP-TEP）材料。这种材料采用独特的"多孔无序-狭道有序"结构设计，在亚10纳米至微米级尺度上形成多层次无序孔结构，同时保持孔间区域的有序分子排列。实验数据显示，该结构使热振动传播受到显著抑制，载流子迁移率提升达52%，热电性能实现质的飞跃。
传统热电材料研究面临"声子玻璃-电子晶体"的理想模型困境，即需要同时满足无序性和有序性的矛盾需求。研究团队此前提出的多周期异质组装理念虽取得成效，但仍存在参数协同优化困难的问题。此次创新采用的"无序中创造有序"策略，通过发展双重调控机制：一方面利用无序孔结构增强声子散射，另一方面通过限域效应促进分子有序组装。这种设计使材料在保持电子传输特性的同时，将热导率降低72%，功率因子达到772 μW·m⁻¹·K⁻²的优异水平。
在343K工作温度下，该材料体系的ZT值达到1.64，刷新了聚合物热电材料的性能纪录。特别值得关注的是，这种多孔结构薄膜可通过喷涂工艺实现大面积制备，为低成本柔性发电和制冷器件的产业化应用开辟了新路径。研究团队通过精确控制PDPPSe-12和PS两种聚合物的相分离过程，成功构筑出具有不同孔结构特征的薄膜材料，系统验证了声子-边界散射、声子-声子相互作用及尺寸效应等多重散射机制。
这项发表于《科学》期刊的研究成果，不仅建立了电荷输运与声子散射解耦调控的新理论框架，更为热电塑料及其柔性器件的持续突破提供了重要技术支撑。中国科学院化学研究所怀柔研究中心为该研究提供了关键的技术保障，相关成果在柔性电子、可穿戴能源等领域展现出广阔的应用前景。
