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  近日，東南大學李全院士團隊聯合杭州探氫氧智能科技有限公司創始人陸海峰研究員等，在智能柔性傳感材料領域取得重要進展，相關成果以“High-Performance Flexible Pyroelectric Energy Harvesting System Enabled by Light-Dri ven Thermomechanical Coupling in Liquid Crystal Elastomer”為題發表在化學材料頂級期刊《Advanced Materials》上（圖1，DOI: 10.1002/adma.202519065）。

圖1. Advanced Materials文章首頁。

  隨著自供電可穿戴設備與柔性電子技術的蓬勃發展，如何從環境中高效捕獲并利用熱能，已成為學術界和產業界共同關注的前沿課題。在眾多能量轉換機制中，熱釋電材料因其能夠敏銳響應溫度波動，直接將動態熱量轉換為電信號，在工業廢熱回收、太陽能熱能收集乃至人體體溫驅動等領域展現出獨特的應用潛力。

  為了在不改變材料化學組成的前提下進一步提升能量輸出，“二次熱釋電效應”提供了一條精巧的物理路徑——即利用熱膨脹誘導材料產生機械應變，進而通過壓電效應貢獻額外極化電荷。這一機制意味著，如果能為核心熱釋電材料配置一個“熱機械驅動器”，就能將靜態的熱量變化放大為更劇烈的電信號輸出。基于此思路，液晶彈性體（LCE）因其卓越的光熱響應與可逆大形變能力，被認為是構筑這一驅動器的理想候選材料。

  然而，理想路徑與現實之間橫亙著一道核心挑戰：如何實現液晶彈性體產生的驅動力向熱釋電材料的高效、連續傳遞？傳統的簡單疊層或物理復合往往面臨界面結合弱、應力傳遞受阻等問題，導致“有驅動、難輸出”的困境。針對這一難題，液晶彈性體材料，其優異的熱致可逆形變能力，被視為放大二次熱釋電效應的理想熱機械驅動器。然而，現有研究仍面臨核心挑戰：如何實現液晶彈性體驅動力向熱釋電材料的高效、連續應力傳遞。針對這一難題，研究團隊提出并實現了一種創新的材料設計策略。通過在液態金屬修飾的LCE基體中原位聚合PVDF，成功制備了PVDF/LM-LCE復合材料，有效解決了界面接觸不良與應力傳遞受阻的問題 （圖2）。該材料中均勻分布的液態金屬納米液滴不僅增強了力學強度還改善了抗疲勞性能，從而使熱釋電性能全面提升。實驗結果顯示，該復合材料的熱釋電系數高達-4.81 nC·cm?2·K?1，能夠利用光熱波動驅動LED燈和小型電子設備，充分展示了其在自供電系統中的實際應用潛力（圖3）。

圖2. a) PVDF/LM-LCE復合材料的化學成分；b) 通過原位聚合制備PVDF/LM-LCE復合材料的流程示意圖；c) LM-LCE和PVDF之間界面相互作用的分子動力學模擬。

圖3. PVDF/LM-LCE 熱釋電能量收集器在熱刺激下收集能量成功點亮兩個 LED

  這項研究不僅為高性能柔性熱釋電器件設計提供了創新思路，也為未來軟體能量收集系統的發展奠定了重要基礎。通過充分利用液晶彈性體的光熱驅動可逆形變特性以及液態金屬的優異功能，該技術有望在柔性電子、可穿戴設備等領域開辟出全新的應用路徑。

  本工作由浙江師范大學、美國肯特州立大學和東南大學等多家單位聯合完成。第一作者羅佳棋博士、徐杰克碩士，通訊作者為陸海峰博士、湯玉琪博士和李全院士。該研究工作得到了國家自然科學基金、中國博士后科學基金、江蘇省創新團隊項目等項目的資助。

  原文鏈接 https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202519065