双向π结构热电发电机

曲面热源功率大幅提升

针对曲面热源逆向设计的柔性架构，通过新型导热复合材料和优化拓扑实现远超传统封装的输出提升。

Qianfeng, Ding · Hou, Yue · 李畅 · Sun, Xiaolong · Zhu, Zheng · Zhou, Wenjie · Wu, Zhonghang · 颜欣心 · 刘汝盟 · 郭海中 · 王自昱

Advanced Materials 2025

参数信息

复合材料导热系数

0.213 W·m⁻¹·K⁻¹

功率提升

59.1 %

表面贴合度（正高斯曲率）

90.7 %

表面贴合度（负高斯曲率）

80.2 %

功率输出提升（正高斯曲率）

432.7 %

功率输出提升（负高斯曲率）

253.2 %

技术优势

曲面贴合度高

通过逆向设计将拓扑结构与热源曲率匹配，在正高斯曲面达到90.7%贴合度，减少界面热阻，提高热流利用率。

输出功率大幅提升

相对非优化结构，正高斯曲面功率提升432.7%，负高斯提升253.2%，证明贴合度提升直接转化为电输出增益。

材料导热性改善

新型光固化复合材料通过3D打印结构优化，导热系数达到0.213 W·m⁻¹·K⁻¹，有助于热量向热电腿传导，从而提升整体效率。

应用场景

• 余热回收：适配弯曲管道、排气管等异形热源，从工业废热中回收电能。
• 柔性可穿戴电源：贴合人体曲面（手腕、颈部等），利用体表温差为可穿戴设备持续供电。
• 物联网自供电：为安装在曲面结构上的传感器节点供电，免去布线或电池更换。
• 可持续能源采集：从环境中的低品位曲面热源采集能量，减少对传统能源的依赖。