近日,江西科技师范大学化学学部刘聪聪教授课题组在期刊《Materials Science & Engineering B》上发表题为《Recent progress of flexible 2D film in thermoelectric application》的综述。该论文系统总结了二维柔性薄膜在热电能源转换领域的最新研究进展,重点探讨了其电学、力学性能调控策略及其在可穿戴设备中的应用前景。
随着物联网和可穿戴电子设备的快速发展,对柔性、高效、可持续的能源供应技术提出了更高要求。热电技术能够直接将热能转化为电能,具有无运动部件、无污染、长寿命等优势,尤其适合用于人体热能收集和局部制冷。二维材料如石墨烯、过渡金属硫化物(TMDs)、MXene等,因其独特的量子限域效应、可调的能带结构、优异的机械柔性和成膜能力,成为柔性热电器件的理想候选材料。

图1.用于热电性能测试的层状结构材料示意图。(a)热电机理示意图。(b)二维薄膜物理图及在可穿戴设备领域的应用。
本综述从材料基础性能出发,系统分析了几类主流二维材料(TMDs、MXene、石墨烯、Ag2S、Bi2Te3等)的热电优化策略,包括界面工程、缺陷调控、异质结构设计、应变工程等,并详细介绍了其在柔性发电、制冷和传感等方面的器件应用。文章还指出了当前二维柔性热电薄膜在规模化制备、环境稳定性和器件集成等方面面临的挑战,并提出了未来研究方向,包括结构精准调控、机电耦合机制研究以及浆料制备与3D打印技术等。
论文第一作者为化学化工学院2023级研究生高小烨,通讯作者为刘聪聪教授、侯屹峰讲师和徐景坤教授。此项工作展示了我校在柔性电子与热电材料交叉学科领域的较强科研实力,也为下一代智能可穿戴设备的发展提供了重要的理论与技术支撑。本研究得到了国家重点研发计划(2022YFB3803900),国家自然科学基金项目(U24A2066、52372082、52272214、52466013、52373184),江西省柔性电子重点实验室(20212BCD42004、20242BCC32010)、江西省自然科学基金(20242BAB26059、20232BAB204032)及江西省教育厅(GJJ2201334、GJJ211109)等项目的支持。
原文链接:https://doi.org/10.1016/j.mseb.2025.118642