东南大学李全团队在《先进材料》上发表关于智能柔性传感材料领域的突破性进展

（通讯员 汤玉琪）近日，东南大学智能材料研究院院长、首席科学家、智能科学与工程学院李全团队以“High-Performance Flexible Pyroelectric Energy Harvesting System Enabled by Light-Driven Thermomechanical Coupling in Liquid Crystal Elastomer（液晶弹性体柔性复合材料光驱动热机械耦合实现了高性能热释电能量收集）”为题在国际顶级学术期刊《Advanced Materials》（先进材料）上发表论文。通讯作者为东南大学李全、汤玉琪博士和浙江师范大学陆海峰博士。

图1：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。

随着自供电可穿戴设备与柔性电子的发展，高效利用环境热能已成为重要研究方向。热释电材料能够响应温度波动，将热能直接转化为电信号，在废热回收、太阳能利用及人体体温驱动等领域具有广阔应用前景。然而，受限于材料本征性能，其能量输出仍难以进一步提升。在不改变化学组成的前提下，“二次热释电效应”为提升能量输出提供了有效途径。该机制通过热膨胀诱导机械应变，并进一步耦合压电效应，产生额外极化电荷。因此，引入“热机械驱动器”以放大热响应成为关键策略。其中，液晶弹性体（LCE）因具备优异的光热响应能力和可逆大形变特性，被认为是理想选择。

然而，LCE产生的驱动力难以高效、连续地传递至热释电材料，成为制约性能提升的核心瓶颈。传统叠层或简单复合结构通常存在界面结合较弱、应力传递受阻等问题，从而限制了能量转换效率。针对这一挑战，李全团队在前期基础上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。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。

该研究工作得到了江苏省双创团队计划、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金以及中国博士后科学基金等项目的资助。

论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202519065

供稿：无锡校区

（责任编辑：吴涵玉 审核：李小男）