人体热能新解方　柔性半导体实现能源与弹性双突破

随着穿戴式科技日益普及，柔性电子材料的需求也快速升温。来自澳洲昆士兰科技大学（QUT）的研究团队，近日发表于《自然通讯》（Nature Communications）的一项最新研究，成功开发出一种新型柔性半导体材料，能高效地将人体热能转化为电能，为无电池可穿戴设备的未来铺平道路。

创新来自「空位工程」　操控原子空间提升热电效率

这项技术突破的关键在于「空位工程（Vacancy Engineering）」，即透过精密控制晶体结构中原子之间的空位/缺位，来调整材料的热学、电学及机械性质。研究团队以 银铜（碲、硒、硫）合金为基础，这是一种由银、铜、碲、硒与硫构成的半导体材料，透过调控其内部原子空间，使其在柔软可弯曲的同时具备优异的热电性能。

QUT 的李南海博士解释，空位的操控不仅提升了材料将热转电的效率，也赋予材料出色的可塑性与可拉伸性，这对设计贴合人体、稳定发电的穿戴式装置至关重要。

简单熔融法制成　可直接贴合人体使用

与传统复杂制程不同，该材料可透过简单且具成本效益的熔融方法合成，具备实用价值。为验证其实际应用潜力，研究人员开发了几款微型柔性装置，可直接附着在人类手臂上使用，并稳定产生电力。

团队成员除李博士外，还包括史晓蕾博士、刘思齐、曹天逸、张敏、吕万宇、刘伟迪、齐东晨，以及指导教授陈志刚。研究横跨 QUT 化学与物理学院、材料科学中心，以及澳洲研究理事会碳中和零排放发电研究中心。

灵活与性能兼顾　解决穿戴式装置的长年难题

穿戴式科技的核心挑战之一，就是如何在保持装置灵活、舒适的同时，提供稳定且持续的电源。人体本身作为一个稳定的热源，特别在运动时会产生明显温差，若能加以利用，将成为可穿戴设备的理想能源。

陈志刚教授表示，过去主流的柔性热电材料大多为有机材料或脆弱的无机薄膜，两者皆面临效能或耐用性的限制。而这项研究所使用的 银铜（碲、硒、硫）合金，则是一种少见的无机材料，不仅具备卓越的热电转换能力，同时也拥有极佳的柔性与延展性，展现出成为未来热电穿戴装置核心材料的潜力。

展望未来：柔性热电设备将进入无电池时代？

随着柔性电子与可穿戴装置技术持续进化，热电材料的应用将扮演越来越关键的角色。昆士兰科技大学团队已在另一篇发表于《科学》（Science）期刊的研究中，展示了一种可利用体温供电的超薄柔性薄膜，有望替代传统电池，实现更轻便、环保的设备设计。

陈教授指出：「推进柔性热电技术的关键，在于探索各种可能性与材料组合，这不仅是能源转换的技术进步，也代表未来穿戴式科技走向无电池化的重大一步。」

参考文献

• 利用原子「空位工程」方法，开发新型柔性半导体
• Scientists Unlock New Flexible Semiconductor Using Atomic “Vacancy Engineering”
• “战略空位工程推进了创纪录的高延展性 AgCu(Te, Se, S) 热电材料”，作者：Nan-Hai Li、Xiao-Lei Shi、Si-Qi Liu、Meng Li、Tian-Yi Cao、Min Zhang、Wan-Yu Lyu、Wei-Di-Di圖 Liu、DongChen Qi 25 月，3 月，3 月 3993 月Nature Communications。 DOI：10.1038/s41467-025-58104-x

(首图来源:AI)

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