柔性熱電薄膜技術的一項新進展可能為新一代穿戴式裝置和冷卻解決方案鋪平道路。 昆士蘭科技大學（QUT）的研究人員創造出一種柔性薄膜，解決了長期以來在柔性、可製造性和性能方面的難題。

澳洲研究人員設計出了一種超薄柔性薄膜，能夠利用人體熱量為穿戴式裝置供電，消除了對電池的需求。 這項技術還可以冷卻智慧型手機和電腦中的電子晶片，標誌著多年來一直在穩步發展的領域取得了重大進展。 這項突破建立在全球專注於能量收集和熱管理的研究團隊所做的基礎性工作之上。

長期以來，可將溫差轉化為電能的熱電設備一直是穿戴式電子設備所追求的。 然而，要製造出靈活、有效率、商業上可行的版本卻很困難。 有限的靈活性、複雜的製造流程、高昂的成本和不足的性能一直是穿戴式電子設備和高端冷卻應用中柔性無機熱電半導體裝置規模化和商業化的障礙。

昆士蘭科技大學的陳志剛教授及其團隊似乎解決了這些難題。 他們的研究成果發表在《科學》雜誌上，介紹了一種生產柔性熱電薄膜的高性價比技術。 創新的關鍵在於使用微小晶體或”奈米黏合劑”，形成一層一致的碲化鉍薄膜，從而提高效率和靈活性。

研究小組的方法整合了溶熱合成、網版印刷和燒結技術。 溶熱合成是在高溫高壓下在溶劑中生成奈米晶體，而網版印刷則可以大規模生產薄膜。 燒結過程將薄膜加熱到接近熔點，有效地將顆粒黏合在一起。

由此產生的可印刷薄膜由作為高取向晶粒的Bi₂Te₃ 基奈米板和作為奈米黏合劑的Te 奈米棒組成。 當組裝成柔性熱電設備時，薄膜的功率密度在網版印刷設備中名列前茅。

昆士蘭科技大學團隊的方法並不限於基於鉍碲化物的熱電技術。 研究的第一作者陳文怡（Wenyi Chen）指出，他們的技術也可用於其他系統，如硒化銀熱電系統，後者可能更便宜、更永續。

這項技術開啟了一系列潛在的應用領域。陳教授說：”柔性熱電設備可以舒適地佩戴在皮膚上，有效地將人體與周圍空氣之間的溫差轉化為電能。”

除了為穿戴式電子設備供電，這種薄膜還可用於個人熱管理。 例如，將柔性熱電設備整合到紡織品中為智慧服裝開闢了新的可能性，這些設備可用於為寒冷環境製造自供電的加熱服裝。

早期的研究表明，柔性熱電半導體裝置可為各行各業的能量採集和熱管理提供創新解決方案。在汽車產業，柔性熱電器件可整合到汽車中，利用汽車內部和外部的溫差，為自動駕駛的免電池距離偵測感測器供電。 這些設備還可以從排氣管和其他發熱部件中獲取能量，從而提高燃油效率並減少排放。

醫療領域也能從這項技術中受益匪淺。 柔性熱電設備可利用體熱為植入式醫療設備供電，因此無需更換電池，降低併發症風險。 此外，柔性熱電設備還可實現連續、非侵入性的體溫監測系統，為健康監測提供寶貴的數據。

在更大範圍內，柔性熱電設備有可能從基礎設施中收集廢熱。 透過貼合管道、機械或建築部件的彎曲表面，這些設備可以利用以前未開發的熱源發電，從而提高建築和工業流程的能源效率。