传统的无机热电材料在穿戴式能量采集器中的应用一直受到刚性大体积的限制，而柔性有机导电聚合物长期以来一直受到其固有低热电性能的困扰。实际应用迫切需要一种兼具两种热电材料优点的理想解决方案。

近日，华东理工大学Junji Zhang, 中国科学院化学研究所Wei Xu通过调节传统的片状π型结构实现了该器件的灵活性，即水凝胶不仅作为形变部分，还作为非等温氧化还原反应的基质。这种装置结构平衡了与热源的有效接触和机械柔性。并且通过这种方式可以容易地避免传统热电发生器设计复杂的可拉伸连接电极以获得装置拉伸性的困难。

文章要点

1）研究人员选择聚丙烯酰胺(PAAm)作为无泄漏基质，以氧化还原离子对(铁(III)/铁(II)高氯酸盐水合物(Fe(ClO₄)₃/Fe(ClO₄)₂)作为n型电解质容纳电解质溶剂；铁氰化钾(III)/六氰合铁酸钾(II)(作为p型电解质的K₄[Fe(CN)₄]/K₃[Fe(CN)₆])，对于化学交联的聚丙烯酰胺显示出强健的机械性能以及大的拉伸性。两种凝胶电解质的热容分别为−1.46和1.38 mV K⁻¹，在不同的变形载荷下具有良好的循环热电化学性能和优异的抗疲劳性能。

2）为了适应水凝胶电解质的变形，并保证整个装置的柔软性，本工作利用石墨纸电极固有的灵活性和稳定性，取代了传统的铂电极，用于构建可穿戴装置。然后制作了具有14对p型和n型凝胶元件的集成热电池器件，在4 K的温差下，其开路电压和短路电流分别为0.16 V和40 µA。

3）通过节省传统π几何装置中水凝胶的可伸展区域，与其他复杂的工艺相比，一种简单但有效的制造柔性可伸展热电池装置的方法被证明是成功的，它可以很容易地贴合身体的曲面，并适应脚踝的变形。

参考文献

Cheng Xu, et al, Adaptable and Wearable Thermocell Based on Stretchable Hydrogel for Body Heat Harvesting, Adv. Energy Mater. 2022

DOI: 10.1002/aenm.202201542

https://doi.org/10.1002/aenm.202201542