在可穿戴设备与物联网技术快速发展的背景下，柔性能源转换与便携式制冷技术成为产业界关注的焦点。其中，柔性热电器件因其能将人体或环境中的热能转化为电能，并具备逆向制冷功能，被视为解决相关需求的核心技术。有机热电材料凭借其天然柔性和溶液加工特性，成为柔性热电领域的重要研究方向，但长期受制于性能不足与制备工艺复杂等难题。科研人员通过分子层面的创新设计，成功突破这一瓶颈，为有机热电材料的实用化开辟了新路径。
中国科学院化学研究所的科研团队联合多家单位，提出了一种名为"不规则多级孔热电聚合物"（IHP-TEP）的新型材料体系。该材料通过精准调控两种聚合物的相分离过程，形成了独特的"多孔无序-狭道有序"微观结构：孔径范围覆盖亚10纳米至微米级，呈现无序分布特征；而孔壁区域则形成高度有序的分子排列。这种结构设计巧妙地平衡了热电材料对无序性与有序性的矛盾需求——无序孔结构有效阻碍热振动传播，有序分子通道则大幅提升电荷传输效率。
实验数据显示，该材料在热导率控制方面取得突破性进展。多级孔结构通过声子-边界散射、声子-声子相互作用及尺寸效应的协同作用，使热导率降低达72%。与此同时，相分离产生的限域效应增强了分子组装的有序性，载流子迁移率提升最高达52%。优化后的薄膜材料在343K时功率因子达到772 μW·m⁻¹·K⁻²，ZT值（热电优值）突破1.64，创下聚合物热电材料性能新高。更值得关注的是，这种材料可通过喷涂工艺实现大面积制备，为低成本柔性热电器件的规模化生产奠定了基础。
该研究团队此前提出的"多周期异质组装"理念已实现热电性能的显著提升，但存在参数协同优化困难的问题。此次突破性进展源于"无序中创造有序"的创新思路，通过双重调控机制——利用无序孔增强声子散射，同时借助限域效应促进分子有序组装，成功实现了电荷输运与声子散射的解耦调控。这种材料设计策略不仅突破了分子材料本征性能的限制，更为热电塑料及其柔性器件的持续发展提供了全新范式。
相关研究成果已发表于国际顶级学术期刊《科学》（Science），论文DOI: 10.1126/science.adx9237。该研究得到了国家自然科学基金委、中国科学院及北京市的资助，并获得中国科学院化学研究所怀柔研究中心的技术支持。
