突破性發現：新型柔性半導體材料，讓穿戴裝置更高效

澳洲昆士蘭科技大學（QUT）的研究團隊近期在《自然通訊》期刊發表一項創新研究，他們透過「空位工程」技術，成功開發出一種具有優異熱電轉換效能的柔性半導體材料AgCu(Te, Se, S)。這種由銀、銅、碲、硒和硫組成的合金，未來可望應用於穿戴式裝置，將人體熱能轉化為電能。

所謂「空位工程」，是指透過控制晶體結構中的原子空缺來調控材料特性。研究團隊發現，精準控制這種半導體材料的原子空缺，不僅能提升其熱電轉換效率，還賦予材料優異的機械效能，使其能夠彎曲變形，適應各種複雜的應用場景。

該研究由李南海博士領銜，團隊成員包括施曉雷博士、劉思琦、曹天一、張敏、呂婉瑜、劉偉迪、齊東辰以及陳志剛教授等人。他們採用先進的計算設計方法，透過簡單且經濟的熔融法成功合成這種柔性半導體材料。

為展示材料的應用潛力，研究團隊設計了多種微型柔性裝置原型，這些裝置可以輕鬆貼附在人體手臂上。李博士指出，這項研究成功解決了提升熱電轉換效率與保持材料柔韌性之間的矛盾，這正是穿戴式裝置最需要的特性。

「熱電材料能將熱能直接轉化為電能，且不產生汙染、噪音，也不需要活動部件，這項特性使其在過去幾十年備受關注。」李博士解釋道，「人體作為持續的熱源，與環境存在溫差，當我們運動時，這種溫差會更加明顯。」

陳志剛教授表示，隨著柔性電子技術的快速發展，市場對柔性熱電裝置的需求正大幅增長。QUT研究團隊在該領域處於領先地位。他們近期還在《科學》期刊發表另一項研究成果，開發出一種超薄柔性薄膜，可利用體熱為下一代穿戴裝置供電，完全不需要電池。

「推動柔性熱電技術發展的關鍵在於探索各種可能性。」陳教授強調，「目前主流的柔性熱電裝置主要採用三種材料：無機薄膜熱電材料、沉積在柔性基板上的有機熱電材料，以及兩者的混合複合材料。」

「有機和無機材料各有侷限——有機材料效能通常較差，而無機材料雖然導熱導電性較佳，但往往易碎且缺乏柔韌性。我們這次研究的半導體材料是一種罕見的無機材料，在保持優異塑性的同時，展現出驚人的柔性熱電效能潛力。」

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