近日，我院胡志国教授团队在Nature Communications期刊上发表了题为“Phase transition driven tough hydrogel ionic thermoelectric cell with giant thermopower”的研究论文。青年教师时晓芳副教授为论文第一作者，武培怡教授和胡志国教授为通讯作者，河南师范大学为第一通讯单位。

随着可穿戴电子设备的快速发展，可持续能源供应成为实现“双碳”目标的关键挑战之一。环境中的低品位热能，如体热、太阳能热和工业废热，具有巨大的热电转换潜力。然而，传统半导体热电材料存在热电势低、脆性高和制备工艺复杂等局限。近年来，准固态离子热电材料因其柔性、仿生离子传导等特性受到关注，但其实际应用仍受限于低热电势，往往需要复杂的电压放大或级联电路，导致成本高昂且效率不足。该研究开发出一种温度响应性超分子水凝胶（PNA）作为离子热电电池的关键材料，通过离子交联及氢键作用赋予PNA水凝胶优越的机械性能。氢键网络为离子迁移提供了高效通道，而相变过程中氢键的减弱与羧基水合作用增强则进一步促进了离子熵差的形成，从而显著提升离子热扩散速率。相变过程中羧基与铁离子的选择性配位扩大了氧化还原对的熵差，进一步提升热电离子的氧化还原反应效率。当温度超过临界点后，塞贝克系数由15.6跃升至40.9毫伏每开尔文，实现了热电转换效率的倍增。PNA热电池的制备过程简单、快速，且无需使用不可降解的化学交联剂，综合性能优越。这项研究利用内在固有的体积相变行为和配位理论的协同作用，为开发高性能、低成本离子热电材料提供了新路径。

该研究得到了国家自然科学基金、河南省重点研发与推广专项等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64054-1

 （化学化工学院 蒋涛）