得益于可穿戴生物电子设备的普及，当前的医疗保健系统正从以疾病为中心的反应性模式转变为以预防和促进健康为重点的个性化模式，但用于可穿戴电子生物设备的可持续驱动仍然是一个很大的挑战。人体可连续输出40 mW cm−2的热量，因此与周围环境始终存在5 ~ 40K左右的温差。大量具有研究前景的热电可穿戴设备已经被广泛的应用于绿色能源回收，并且和无处不在的传感器相连。但现有热电纤维大多为p型材料，且材料电导率、塞贝克系数及热导率耦合严重，力学稳定性等方面仍都面临巨大挑战。
针对上述难题，南京邮电大学材料科学与工程学院、有机电子与信息显示国家重点实验室谢燕楠教授、李佳慧副教授课题组同UCLA陈俊教授提出采用湿法纺丝构建我们通过湿纺工艺报道了基于二维Ti3C2TxMXene纳米片和聚氨酯 PU复合的可拉伸 n 型热电MP纤维。所提出的纤维采用 3D 互连多孔网络设计，可同时实现令人满意的导电性 (σ)、导热性 (κ)和可穿戴拉伸性。研究系统地优化了 MP 纤维的热电和机械特性，MP-60（MXene 含量为 60 wt%）表现出 1.25 × 103 S m–1的高 σ，n 型塞贝克系数为-8.3 μV K –1，并且κ 非常低，为 0.19 W m –1 K –1。此外，MP-60纤维具有良好的拉伸性和机械强度，拉伸应变为434%，断裂应力为11.8 MPa。在实际应用中，基于 MP-60 纤维构建了纺织热电发电机，电压达到 3.6 mV，人体皮肤和周围环境之间存在温度梯度，凸显了低品位人体热能收集的巨大潜力。该研究以题为“Stretchable Thermoelectric Fibers with Three-Dimensional Interconnected Porous Network for Low-Grade Body Heat Energy Harvesting”的论文发表在最新一期《ACS Nano》上。南京邮电大学李佳慧副教授、硕士生夏白露和博士生肖潇为论文共同第一作者，谢燕楠和陈俊教授为共同通讯作者。
该工作得到了国家自然科学基金、江苏省高等学校基础科学（自然科学）基金、有机电子与信息显示协同创新中心等项目的支持。
3D互连多孔导电网络构筑可拉伸热电纤维的结构与其热电增益
原文链接：
https://doi.org/10.1021/acsnano.3c05797
（撰稿：李佳慧 编辑：陈宁娜 审核：仪明东）