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  目前，如何收集傳統(tǒng)工業(yè)和生活中產(chǎn)生的大量廢熱，進一步提高能源的利用率，成為研究者們關注的焦點。其中，熱電器件具有結(jié)構(gòu)簡單，易于搭建設備等優(yōu)點。但傳統(tǒng)的熱電材料依靠電子在溫度梯度下輸運，它們的塞貝克系數(shù)只有幾十至幾百mV/K，而且進一步提高塞貝克系數(shù)不可避免的導致其電導率的下降。相較傳統(tǒng)的電子熱電材料，離子導體可以有mV/K量級的塞貝克系數(shù)。但離子導體的電導率通常遠小于電子導體。因此，發(fā)展提高離子塞貝克系數(shù)和離子電導率的有效方法成了現(xiàn)在研究的重點。

圖1. 相關離子液體，聚合物化學結(jié)構(gòu)式以及制備的柔性離子液體膠薄膜

  最近，新加坡國立大學歐陽建勇團隊成功地利用離子液體和各類聚合物制備了半透明柔性離子液體凝膠 （圖1）。通過調(diào)控離子液體與聚合物的比例，離子液體凝膠可以有高達26 mV/K的離子塞貝克系數(shù)。這是迄今在電子型和離子型熱電材料里觀察到的最高的塞貝克系數(shù)。由于對應的離子電導率為 6.7 mS/cm， 以及材料自身的低熱導率0.176 W/(mK)，這種離子液體凝膠的ZT可達到0.75，已經(jīng)優(yōu)于絕大多數(shù)的有機電子熱電材料。關于這種離子液體膠的高塞貝克系數(shù)，他們的研究表明這來源于離子與聚合物極性官能團的相互作用。

圖2. 不同離子液體膠離子塞貝克系數(shù)及其熱電轉(zhuǎn)換原理

  該團隊進一步研究了離子液體凝膠電容的熱電轉(zhuǎn)換應用（圖2）。熱電電容的工作模式包括四步熱循環(huán)過程將熱量轉(zhuǎn)換成電能，且轉(zhuǎn)換效率接近于同等ZT值的電子熱電材料。相關作品以Flexible Quasi-Solid State Ionogels with Remarkable Seebeck Coefficient and High Thermoelectric Properties為題發(fā)表在先進能源材料 （Adv. Energy Mater. 2019, 1901085）。該論文的第一作者為程漢霖博士，通訊作者是歐陽建勇教授。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201901085