近日，中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所史迅課題組及其合作者在《科學(xué)通報》發(fā)表題為“國家自然科學(xué)基金視角下我國熱電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢”的觀點(diǎn)文章，依托國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部支持的戰(zhàn)略管理類專項(xiàng)項(xiàng)目，對中國熱電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢進(jìn)行了深入調(diào)研，系統(tǒng)分析了熱電材料與器件發(fā)展、論文發(fā)表、專利申請、人才隊(duì)伍等方面的現(xiàn)狀和態(tài)勢，以及基金委在熱電領(lǐng)域的項(xiàng)目布局與支持情況。

在熱電研究領(lǐng)域中，我國已取得國際領(lǐng)先地位，科研產(chǎn)出貢獻(xiàn)尤為突出：在新效應(yīng)、新機(jī)制以及新技術(shù)的驅(qū)動下，熱電材料研究取得了顯著進(jìn)展，多種材料體系的熱電優(yōu)值（ZT值）提升至2.0以上；熱電器件研究也取得重大突破，發(fā)電器件在不同溫區(qū)已實(shí)現(xiàn)10–15%的轉(zhuǎn)換效率，而制冷器件的最高制冷溫差在室溫下已達(dá)到70 K以上，有望打破國外在高端熱電制冷器件的壟斷格局。

2014至2024年間，我國科研人員在熱電材料與器件領(lǐng)域發(fā)表的SCI論文達(dá)14793篇，遠(yuǎn)超其它國家。在頂級期刊發(fā)文量方面，我國同樣領(lǐng)跑全球，過去十年間我國貢獻(xiàn)了該領(lǐng)域全球近50%的高影響力論文。專利申請同樣活躍，自2016年起我國熱電專利申請量已躍居全球首位，但核心專利數(shù)量及技術(shù)創(chuàng)新強(qiáng)度仍有提升空間。

國家自然科學(xué)基金委員會工程與材料科學(xué)部通過頂層設(shè)計(jì)，在推動我國熱電領(lǐng)域發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。通過設(shè)立重點(diǎn)項(xiàng)目群、重大研究計(jì)劃集成項(xiàng)目等多種方式，凝聚優(yōu)勢力量，系統(tǒng)支持了從基礎(chǔ)理論、材料設(shè)計(jì)到器件集成的全鏈條研究，促進(jìn)學(xué)科交叉合作，并構(gòu)建了覆蓋科研全周期的人才培養(yǎng)體系，培養(yǎng)了一支高水平人才隊(duì)伍，為熱電領(lǐng)域發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

盡管成就顯著，我國熱電技術(shù)發(fā)展仍面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)?；A(chǔ)研究方面，亟需發(fā)展電熱輸運(yùn)協(xié)同調(diào)控新方法，開發(fā)低溫、近室溫和寬溫域高性能熱電材料；高效、穩(wěn)定、長壽命熱電器件的工程化仍是瓶頸，器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、批量化低成本制造技術(shù)、可靠性評價及柔性/智能化器件開發(fā)需重點(diǎn)突破。應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化方面，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合深度不足，全國專注熱電產(chǎn)業(yè)化的規(guī)?；髽I(yè)不足20家，研發(fā)力量薄弱；科研成果轉(zhuǎn)化困難，缺乏統(tǒng)一、權(quán)威的材料與器件性能測試標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)體系。政策層面，亟需加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作以面向市場需求應(yīng)用，并制定配套政策以彌合實(shí)驗(yàn)室成果到市場的轉(zhuǎn)化鴻溝。

未來，亟需積極探索顛覆性、變革性的研究思路與策略，有效整合各方資源，在材料、器件以及工程應(yīng)用等方面取得突破性發(fā)展與創(chuàng)新成果。

文章信息

邢通，史迅，陳立東，等. 國家自然科學(xué)基金視角下我國熱電能量轉(zhuǎn)換技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢. 科學(xué)通報.

https://doi.org/10.1360/CSB-2025-0527

https://www.sciengine.com/doi/10.1360/CSB-2025-0527.

轉(zhuǎn)載、投稿請留言

| 關(guān)注科學(xué)通報 | 了解科學(xué)前沿