科学家研发可穿戴热电薄膜实现人体热能发电 突破性材料刷新世界纪录有望改变移动设备续航方式

问题:移动终端高度普及的今天,“电量焦虑”几乎人人都有;外接电源、充电宝、太阳能等补能方式虽然常见,但仍存在携带不便、使用场景受限、频繁充电影响体验等问题。如何在不增加重量和操作负担的情况下,为低功耗设备提供更持续的电力支持,成为材料与消费电子领域共同关注的方向。 原因:人体在日常活动中持续散发热量,如果能将其转化为电能,就可能形成一种随身、连续的能量来源。热电材料基于温差发电原理,在皮肤与环境存在温差时即可输出电能。本次研究的关键,是将热电材料制成柔性薄膜,使其具备贴肤、可弯折、可集成到织物中的特性,并在热电性能上实现提升,为“穿在身上的能量采集”提供了新的材料支撑。有关团队在论文中称,其热电薄膜刷新了同类柔性材料的性能纪录,并通过贴身穿戴原型展示了为电子设备补电的潜力。需要注意的是,实验结果往往依赖特定温差、接触条件和功率管理方案,能否在真实日常环境中稳定输出,仍有待深入验证。 影响:从技术路径看,体热发电属于低碳能量采集方式,有望在“减负”和“增续航”上形成补充。其潜价值主要体现在三点:一是为智能手表、耳机、健康监测贴片等低功耗设备提供涓流供电,延长续航或减少充电频率;二是在户外作业、应急通信等场景提供辅助电源,提高设备可用性;三是推动可穿戴产品形态创新,带动材料、纺织、封装与能量管理芯片等环节协同升级,形成新的增长空间。同时,一旦走向规模应用,产品安全、穿戴舒适性以及数据与电气可靠性等要求也会随之提高。 对策:要从实验室走向市场,仍需在三条主线上取得突破。其一是成本与制造。柔性热电薄膜要进入衣物和配件的常规供应链,必须实现稳定、可复制的大面积制备,并在良率、工艺一致性和原材料成本上具备竞争力。其二是效率与场景适配。体热发电对温差、风速、湿度、衣物隔热等因素较为敏感,需要通过结构设计提升散热与热流利用效率,并配合高效的能量采集与储能管理电路,才能把“间歇、低压”的输出转化为用户可感知的续航提升。其三是耐久与使用体验。可穿戴产品需要经受反复弯折、汗液浸润、日常水洗和摩擦,必须在封装、防水透气、皮肤接触安全诸上形成可靠方案,并同步完善检测标准与认证体系,避免出现“能发电但不好穿、用不久”的问题。此外,建议通过产学研联合开展中试验证,尽早围绕功率标准、接口兼容与回收利用机制进行布局,降低产业化不确定性。 前景:业内人士认为,体热发电更现实的落点可能优先出现在医疗健康监测、物联网传感、特殊岗位工装等“低功耗、强连续”的细分场景,之后再向消费级可穿戴产品扩展。随着柔性材料、微型储能与低功耗芯片协同进步,热电薄膜有望与太阳能、动能采集等技术互补,构建更稳定的“多源能量采集”体系。未来若能在常温小温差下保持可观输出,并通过长期使用验证,“随身补能”有望从概念走向日常可用。

当技术把人体的37℃转化为清洁电力,带来的不仅是能源获取方式的变化,也可能重塑人机协作的边界。在碳中和与数字化应用加速推进的背景下,这项研究为体热能量采集提供了新的材料选择。接下来,如何把实验室成果转化为可靠产品与稳定供应链,仍需要产学研持续联合推进。正如科学家所言:“最可持续的能源,或许就蕴藏在我们每时每刻的呼吸之间。”