人工智能和物联网的出现，使得人们对可穿戴、免维护电源的需求日益增加。现代集成电路不断向低工作电压和低功耗的方向发展，使得开发体热驱动的器件最终成为可能。在这一背景下，热电(TE)材料已经成为有效地将人体热能转化为电能并为可穿戴器件提供动力而不受环境条件限制的有前途候选材料。在过去20年里，在加工技术和TE材料性能的快速发展的推动下，可穿戴热电发电机（WTEGs）逐渐变得更加灵活和可伸展，从而可以应用在复杂和动态的表面上。

基于此，华南理工大学马於光教授，Qinglin Jiang，林雪平大学Simone Fabiano对基于WTEGs的自供电电子器件进行了全面的总结。此外，还提供了一些关于应用前景和发展的见解，以启发未来的研究。

文章要点

1）热电发电机（TEGs）是固态设备，可在跨器件施加的温差下产生电能。与其他发电机相比，TEGs具有使用寿命长，无移动部件，运行过程中不排放有害污染物，无运行和维护成本以及使用低热能的优点。目前，人们已经开发了各种TEGs（大TEG，微TEG和薄膜TEG）以满足各种应用的功率需求（从mW到W）。

2）一个世纪以来，研究人员已经将微TE模块应用于手表作为能源。近几十年来，TE材料发展迅速，在近室温环境下表现出优异的性能。作者接着从所使用的TE材料，结构演变和性能优化的角度总结和分析了WTEGs的历史发展。

3）作为人类，环境和机器之间的互动平台，下一代可穿戴器件应包含多个电子组件，例如用于能量收集，存储和传感的电子组件，以在一件服装中实现集成智能系统（ISSs）。传感元件和供电系统是国际空间站的关键部件，而TE模块则是一种理想的选择。一方面，TE材料是一种本征温度传感器，根据其输出电压信号可以用作压力或应变传感器。另一方面，在提供充足电力供应的背景下，基于混合能源TEGs受到了人们的关注，包括太阳能TEGs和摩擦电TEGs。目前，人们已经开发出TEG-MSC和离子TE超级电容器来制造集成的能量收集和存储器件。作者总结了WTEGs在自供电ISSs中的发展现状、趋势和应用前景。

4）目前对WTEGs的研究主要集中在以下两个方面，以实现高功率输出：i）开发高性能TE材料；ii）优化器件结构。目前，人们在开发有前景的候选材料方面已经取得了重大进展，包括具有高ZT值的柔性材料(薄膜和纤维)。此外，尽管已经取得了一定进展，但WTEGs的研究（在材料和原型器件方面）仍处于初级阶段。作者指出了在开发高性能WTEG材料和器件方面仍面临几个挑战。

参考文献

Yanhua Jia, et al, Wearable Thermoelectric Materials and Devices  for Self-Powered Electronic Systems, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202102990

https://doi.org/10.1002/adma.202102990