Ilmuwan kami berhasil mengembangkan teknologi bahan termoelektrik fleksibel, film plastik berubah menjadi "pengubah energi"

Jurnalis dari Institut Kimia Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok mendapatkan informasi bahwa tim akademisi Zhu Daoben dan peneliti Di Zhong’an dari institut tersebut, bekerja sama dengan kolaborator domestik, berhasil mengembangkan film tipis termoelektrik plastik berstruktur multi-pori tidak beraturan. Indikator kinerja inti, nilai termoelektrik (zT), melampaui 1,64, memecahkan rekor dunia untuk bahan termoelektrik fleksibel dalam suhu yang sama, memberikan dukungan bahan kunci untuk pengembangan teknologi perangkat yang dapat dipakai, pendinginan tempel, sensor Internet of Things, dan lain-lain.

Bahan termoelektrik adalah “ahli sihir energi” yang mampu mengubah energi panas menjadi listrik dan sebaliknya, berdasarkan dua efek fisika dasar: efek Seebeck dan efek Peltier, yang memungkinkan pembangkitan listrik dan pendinginan tanpa bahan bakar dan tanpa kebisingan. Oleh karena itu, bahan ini sangat penting dalam bidang penghematan energi, pengurangan emisi, dan energi hijau.

Bahan termoelektrik fleksibel memiliki fleksibilitas dan kemampuan membengkok, dapat ditempelkan pada tubuh, pakaian, atau permukaan melengkung apa pun, secara diam-diam mengubah “panas buangan” di sekitarnya menjadi energi listrik. Di antara mereka, bahan termoelektrik fleksibel yang dapat menyesuaikan dengan tubuh dan permukaan melengkung adalah pilihan ideal untuk memanfaatkan panas buangan. Namun, selama bertahun-tahun, bahan termoelektrik polimer selalu menghadapi tantangan sulit untuk menyeimbangkan “konduktivitas listrik tinggi” dan “konduktivitas panas rendah,” sehingga nilai zT jauh di bawah bahan anorganik, menjadi hambatan utama untuk komersialisasi.

Untuk mengatasi dilema “memilih antara ikan dan beruang” ini, tim peneliti secara inovatif membangun struktur unik “multi-pori tidak beraturan - saluran sempit beraturan ganda.” Bahan ini secara keseluruhan seperti spons yang penuh dengan lubang tidak beraturan berukuran dan bentuk berbeda, sementara pori-pori berukuran nano dapat berfungsi seperti cetakan, membantu molekul polimer membentuk susunan yang sangat teratur. Struktur ini membuat transfer panas sulit, sementara transmisi elektron tetap lancar, berhasil mewujudkan pemisahan dan peningkatan kolaboratif dalam transportasi listrik dan panas.

Tim peneliti memproduksi bahan ini melalui metode “pemisahan fase polimer,” yang kompatibel dengan proses penyemprotan dan dapat dibuat dalam satu langkah, secara signifikan mengurangi kesulitan produksi dibandingkan teknologi sebelumnya. Film tipis termoelektrik plastik ini mencapai lonjakan historis nilai zT lebih dari 1,5, memecahkan rekor dunia untuk bahan termoelektrik fleksibel.

Ke depan, teknologi ini memiliki prospek aplikasi yang luas. Perbedaan suhu 5℃ hingga 10℃ antara tubuh dan lingkungan sudah cukup untuk menghasilkan energi listrik yang signifikan. Kita dapat membayangkan beberapa skenario masa depan, misalnya: kita memakai jam tangan pintar saat lari pagi, cukup dengan suhu tubuh untuk mengisi daya jam tangan; di musim panas yang panas, cukup menempelkan patch tipis seperti kertas di kulit untuk mendapatkan sensasi dingin; di masa depan, bahan ini bisa dijahit ke pakaian menjadi “sumber listrik bergerak.” Selain itu, berkat biaya produksi yang rendah, teknologi ini juga dapat menyediakan daya berkelanjutan untuk sensor di era Internet of Things, dan sifat fleksibelnya memungkinkan menempel di berbagai permukaan melengkung, memperluas aplikasi secara besar-besaran.

Terobosan ini tidak hanya mendorong bahan termoelektrik polimer memasuki tahap praktis, tetapi juga memperdalam pemahaman kita tentang hukum konversi termoelektrik bahan lunak, serta menyediakan peta jalan yang jelas untuk penelitian selanjutnya. Di masa depan, plastik biasa berpotensi berubah menjadi pembangkit listrik mini, menjadikan panas buangan di mana-mana sebagai sumber energi yang berharga.

(Sumber: CCTV News)