物联网和可穿戴电子的爆发，让“自己发电”成了刚需：柔性热电发电机能把体温和环境废热直接变成电，没有运动部件。近室温性能最优的Bi₂Te₃基合金却天生又脆又硬，做成可穿戴器件必须薄膜化——真空镀膜性能好但设备贵、难大面积铺开；流延刮涂便宜、可兼容卷对卷生产，但溶剂挥发和绝缘粘结剂残留会让薄膜布满微孔、裂纹和高阻晶界，电导率惨不忍睹。
江汉大学郑云、中国民用航空飞行学院郑鹏伦、Bahir Dar University团队提出“配方+工艺”双管齐下的方案：自设计高热稳定粘结剂MF-BPA + 毫秒级闪蒸焦耳热 + 高长径比多壁碳纳米管。450℃、200毫秒的脉冲热冲击在颗粒接触点实现局域“闪焊”——微孔填充、颈部焊接，热量却来不及伤及聚酰亚胺基底；碳纳米管则搭起穿越晶界的三维导电“高速公路”。优化后的20 wt% MWCNTs薄膜电导率达4200 S/m（300 K，4.2倍提升），380 K功率因子146 μW/m·K²，较无CNT薄膜高出约387%。成果发表于Advanced Energy Conversion。
流延成型 + 毫秒级FJH，快而不伤
浆料刮涂在100 μm厚PI基底上，冲成12 mm圆片，置于闪蒸焦耳加热装置中，真空下执行9次脉冲（峰值450℃，脉宽200 ms）。350-500℃梯度筛选显示：低于400℃重构不充分，500℃基底部分分解，450℃是最优平衡点。
自设计粘结剂，一半的功劳
自设计MF-BPA粘结剂500℃仍保留约25%残碳（常规CMC、PVDF几乎不剩碳），闪蒸时不气化撑破膜层，碳化骨架反而在颗粒间原位搭起导电桥；高粘度+剪切变稀特性还兼顾了高密度粉体的悬浮稳定与刮涂流平。TGA与流变曲线证明它“烧不垮、托得住、涂得平”——高粘度托住高密度碲化物粉体不沉降，剪切时顺利变稀保证刮涂流平。
界面重构 + 3D渗流网络，绕开晶界高墙
闪蒸前CNTs松散缠绕在颗粒周围；脉冲初期粘结剂碳化收缩、CNTs逐渐贴附；完成后紧密包覆颗粒、三维导电网络成型——载流子沿CNT网络直达输运，绕开绝缘残留与晶界组成的高阻势垒。
电导与塞贝克“解耦”
异质界面的能量过滤效应选择性散射低能载流子，保住塞贝克系数（约170-180 μV/K，5 wt%样品400 K最高达214 μV/K）；电导率大涨、S不塌，功率因子因此暴涨约387%。
反差从一组数据开始：无CNT流延薄膜的霍尔迁移率低至1.227 cm²/V·s——密集晶界与微孔构成强散射“高墙”。CNTs加至20 wt%、越过渗流阈值后，载流子改走碳管网络“直达车道”，300 K电导率从1000 S/m跃升至4200 S/m，400 K仍以3500 S/m居各配比之首。σ大涨、S稳住，两者相乘：380 K功率因子146 μW/m·K²，显著优于多数未做高能后处理的非真空湿法薄膜。
这项研究值得关注的3个地方
① 方法价值：把可卷对卷的流延成型、量身定制的碳化型粘结剂、以及不伤基底的毫秒级闪蒸焦耳加热拧成一股绳，配合MWCNTs三维渗流网络与能量过滤效应，让湿法涂覆柔性热电薄膜的功率因子达到146 μW/m·K²（380 K，+387%）。
② 科学价值：毫秒级热场在接触点激活原子扩散，填孔、焊接一次完成，而热量来不及传向基底；MF-BPA的残碳在颗粒间原位成为导电桥，CNTs搭起穿越晶界的三维网络——这套“界面重构+3D渗流”的组合绕开了晶界高阻势垒。
③ 应用价值：与磁控溅射、PLD等真空极致工艺相比，本工作的电导率与功率因子尚有数量级差距；但在“低成本、大面积、可卷对卷”的柔性赛道上，制造优势是真空技术无法比拟的。需要明确的是：毫秒级闪蒸抑制晶粒过度长大的同时也未实现完全致密化，载流子迁移率与真空工艺仍有差距；弯曲性能目前只有定性描述；电极集成与完整发电器件尚未实现，热导率与ZT值未在本文报道。
设备支持
本研究采用的焦耳热设备由深圳中科精研科技有限公司提供。如需开展同类材料制备或工艺验证，可申请免费试样服务。
论文信息：
Chen, Z.; Li, H.; Zhang, X.; et al. Ultrafast microstructural reconstruction and 3D percolation networks in tape-casted flexible thermoelectric films via flash Joule heating. Advanced Energy Conversion 2026, 1, 8.
DOI： 10.20517/aec.2026.22
作者单位： 江汉大学、中国民用航空飞行学院、Bahir Dar University
发表日期： 2026-09-23
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