来源 | Advanced Functional Materials

链接 | https://doi.org/10.1002/adfm.202423909

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背景介绍

热电（TE）效应作为一种能直接实现热能与电能相互转化的物理现象，为可再生能源的高效利用提供了重要途径。传统热电发电机（TEGs）多采用刚性无机热电材料，虽能实现一定的能量转换，但在弯曲、扭曲或拉伸等形变条件下难以保持性能稳定，极大限制了其在柔性电子等新兴领域的应用。有机热电材料如碳纳米管、导电聚合物等虽在柔性方面有所改善，却面临界面接触电阻和热阻导致的性能衰减问题。液态金属（LM）的出现为解决上述困境提供了新方向。其具备优异的导电性、导热性、流动性、柔性和自修复特性，同时还展现出独特的热电效应。将液态金属与热电效应结合，有望赋予 TEGs 柔性、可拉伸性和自修复能力，降低界面接触电阻，提升封装材料的导热性，进而改善器件整体性能。

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成果掠影

近日，中国科学院理化所刘静、高建业等人发表综述文章，系统梳理了液态金属与热电效应前沿交叉领域的最新进展，并评述了液态金属热电器件在可穿戴柔性电子、生物医学以及能源回收领域的应用前景。在文章中，首先对液态金属在互连电路、导热材料、热电支腿等方面的应用进行了总结；然后，深入解读了液态金属及其匹配材料之间独特的液-液、液-固界面热电效应；接着，探讨了基于液态金属印刷半导体技术构建热电材料的工艺路线；最后，论述了液态金属与热电效应前沿交叉领域未来可能遇到的挑战，展望了亟待研究的方向。研究成果以““Liquid Metal Enabled Thermoelectric Effects: Fundamental and Application”为题发表在期刊《Advanced Functional Materials》。

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图文导读

图1. LM激活TE效应的研究趋势。a）TE材料研究重点的时间变化。蓝色条显示TE材料文章的年度出版数量，而红色曲线代表的是（每千人）在工程和材料科学领域。B）LM-TE器件领域研究重点的时间变化。C）LM-的发展历史和未来趋势启用TE效果。

图2. 液态金属在热电效应领域中的应用及其优势。

图3. 液态金属用作互连材料。

图4. LM互连的自愈能力和可回收性。

图5. 弹性体封装防泄漏的液态金属互连层。

图6. 液态金属与热电材料间的增强润湿性。

图7. 液态金属基热界面材料在热电发电机中的首次应用。

图8. 液态金属基热界面材料的热传导性能强化。

图9. 热电发电机的高度自动化制造工艺。

图10. 用于热电臂的液态金属基复合材料。

图11. LM的TE效应。

图12. LM中的液-液TE效应。