近日，东南大学李全院士团队联合杭州探氢氧智能科技有限公司创始人陆海峰研究员等，在智能柔性传感材料领域取得重要进展，相关成果以“High-Performance Flexible Pyroelectric Energy Harvesting System Enabled by Light-Dri ven Thermomechanical Coupling in Liquid Crystal Elastomer”为题发表在化学材料顶级期刊《Advanced Materials》上（图1，DOI: 10.1002/adma.202519065）。

图1. Advanced Materials文章首页。

  随着自供电可穿戴设备与柔性电子技术的蓬勃发展，如何从环境中高效捕获并利用热能，已成为学术界和产业界共同关注的前沿课题。在众多能量转换机制中，热释电材料因其能够敏锐响应温度波动，直接将动态热量转换为电信号，在工业废热回收、太阳能热能收集乃至人体体温驱动等领域展现出独特的应用潜力。

  为了在不改变材料化学组成的前提下进一步提升能量输出，“二次热释电效应”提供了一条精巧的物理路径——即利用热膨胀诱导材料产生机械应变，进而通过压电效应贡献额外极化电荷。这一机制意味着，如果能为核心热释电材料配置一个“热机械驱动器”，就能将静态的热量变化放大为更剧烈的电信号输出。基于此思路，液晶弹性体（LCE）因其卓越的光热响应与可逆大形变能力，被认为是构筑这一驱动器的理想候选材料。

  然而，理想路径与现实之间横亘着一道核心挑战：如何实现液晶弹性体产生的驱动力向热释电材料的高效、连续传递？传统的简单叠层或物理复合往往面临界面结合弱、应力传递受阻等问题，导致“有驱动、难输出”的困境。针对这一难题，液晶弹性体材料，其优异的热致可逆形变能力，被视为放大二次热释电效应的理想热机械驱动器。然而，现有研究仍面临核心挑战：如何实现液晶弹性体驱动力向热释电材料的高效、连续应力传递。针对这一难题，研究团队提出并实现了一种创新的材料设计策略。通过在液态金属修饰的LCE基体中原位聚合PVDF，成功制备了PVDF/LM-LCE复合材料，有效解决了界面接触不良与应力传递受阻的问题 （图2）。该材料中均匀分布的液态金属纳米液滴不仅增强了力学强度还改善了抗疲劳性能，从而使热释电性能全面提升。实验结果显示，该复合材料的热释电系数高达-4.81 nC·cm?2·K?1，能够利用光热波动驱动LED灯和小型电子设备，充分展示了其在自供电系统中的实际应用潜力（图3）。

图2. a) PVDF/LM-LCE复合材料的化学成分；b) 通过原位聚合制备PVDF/LM-LCE复合材料的流程示意图；c) LM-LCE和PVDF之间界面相互作用的分子动力学模拟。

图3. PVDF/LM-LCE 热释电能量收集器在热刺激下收集能量成功点亮两个 LED

  这项研究不仅为高性能柔性热释电器件设计提供了创新思路，也为未来软体能量收集系统的发展奠定了重要基础。通过充分利用液晶弹性体的光热驱动可逆形变特性以及液态金属的优异功能，该技术有望在柔性电子、可穿戴设备等领域开辟出全新的应用路径。

图文转载自【中国聚合物网】:http://www.polymer.cn/