你是否想象过，有一天你的运动衣料也能为手机充电？或是一副轻巧的口罩，就能实时监测你的呼吸健康？在5G与人工智能迅速发展的今天，智能可穿戴设备正融入日常，然而，如何为其提供轻便、环保且持久的能源，始终是全球关注的焦点。柔性热电材料能够将人体热量或环境废热直接转化为电能，然而，由于这类材料性能不理想，导致热电器件转换效率偏低，限制了其在可穿戴电子领域的大规模应用。

近日，上海应用技术大学材料技术学部2023级博士生秦杰，在导师柯勤飞教授与杜永教授的指导下，创新采用溶液3D打印技术，成功制备出聚合物包覆的硒化银基柔性热电薄膜。该材料在400 K下功率因子达到2191.5 μWm-1K-2，刷新了3D打印制备柔性有机/无机复合热电薄膜的性能纪录。

这一性能的飞跃并非偶然。核心关键在于团队对材料“微观结构”的精准把控。“我们通过协同调控材料内部的异质界面、孔隙、晶界与位错，就像给材料‘精细调音’一样，既让 Seebeck 系数和电导率（衡量热电转换能力的核心参数）同步提升，又有效降低了热导率。”秦杰解释道。

柔性复合热电薄膜的制备示意图

更值得关注的是材料的“柔性表现”：经过 1000 次反复弯折后，其功率因子仍能保持 93% 以上，适配智能穿戴设备贴肤、弯曲的使用场景，解决了“高性能”与“高柔性”难以兼顾的痛点。

柔性复合热电薄膜的热电性能

“跨学科融合，是实现突破的关键。”秦杰介绍，柯勤飞教授在高分子聚合物设计方面具有丰富的研究经验，为材料的柔性与稳定性的提高提供了重要指导，杜永教授深耕热电材料和器件的制备和性能研究，他们从不同视角出发，在聚合物与无机体系的融合中形成了互补优势。

“我们把高分子材料的柔性优势，与热电材料的能量转换能力结合，打破了单一学科的研究局限，这不仅是技术创新，更是学科交叉融合的生动实践。” 柯勤飞教授强调。

在材料突破的基础上，团队进一步实现了“材料-器件”的一体化制备。传统工艺要做一个热电器件，得经过剪切、焊接、封装等多道复杂步骤，效率低且成本高。

杜永教授指出：“我们用溶液 3D 打印技术，一体化打印热电器件，为柔性热电材料和器件的规模化制造与未来产业化推广，提供了一条全新的技术路径。”

柔性复合热电器件的输出性能和柔性

团队以“材料—工艺—器件—应用”为主线，构建了闭环的科研能力培养模式。“在热电浆料配方设计和合成过程中，我们强化‘组成-结构-性能’的关联；在打印工艺优化中，更加紧扣需求导向，注重培养学生的工程化思维。”柯勤飞教授说，这条全链条实践，不仅可以产出了成果，更培养了学生多元创新的意识和解决实际问题的能力。

目前，这项技术已在多个场景中展现出实用价值：将柔性热电器件贴附在皮肤表面，可将人体释放的热量持续转化为电能；团队研发的智能口罩，通过检测呼吸产生的温差信号，能实时监测呼吸频率与规律，为哮喘等呼吸道疾病的日常管理提供新思路；柔性热电器件甚至能在手指触碰不同区域时，产生差异性的电信号，从而实现智能“位置识别”。

通过溶液3D打印技术制备的柔性复合热电器件及其多场景应用

“这些不仅是实验室里的‘样品’，也是有希望解决生活难题的‘产品雏形’。” 杜永教授说，这项研究创新不仅展示了亚博足彩在该研究领域的原创性成果，更是拓展了柔性热电在智能可穿戴领域的应用场景。

立足上海应用技术大学“依产业而兴、托科技而强”的办学理念，团队正计划与亚博足彩香料香精优势学科结合，探索“功能性芳香新材料”。柯勤飞教授透露，未来可能在热电材料中融入天然植物香氛，实现“情绪香氛”等多元功能，“让智能材料不仅‘有用’，还‘有温度’‘有香度’。”

目前，这项研究成果已发表于国际顶级期刊《Nature Communications》（2025, 16, 8497），论文第一作者为上海应用技术大学材料技术学部2023级博士生秦杰，通讯作者为杜永教授、柯勤飞教授，以及澳大利亚南昆士兰大学的合作者洪敏教授。

“科研并非遥不可及，而是能解决日常烦恼、让生活更美好的‘魔法’。”秦杰补充说，未来他将在柔性热电材料与器件领域继续深耕，努力产出更多具有原创性和应用价值的成果，希望让更多人感受到热电技术的魅力。