一副轻巧的口罩能实时监测呼吸健康，运动衣料随时为手机充电……这些智能可穿戴能源器件，在上海应用技术大学材料学部2023级博士生秦杰和团队小伙伴们手中，正一步步成为现实。秦杰在导师的指导下，利用溶液3D打印技术，成功攻克了柔性热电薄膜与器件一体化制备瓶颈问题。他作为第一作者的成果不仅刊发在国际知名期刊《自然·通讯》上，还获得了中国国际工业博览会创新金奖。
这个假期，他没有回老家扬州，而是忙于完善成果，并联系多家有合作意向的企业，“假期这些企业负责人的时间也相对空一点，希望能推进我们的技术成果尽快落地。”秦杰告诉记者，“我和团队小伙伴的目标就是让实验室里的样品尽快走进生产线，成为解决日常烦恼、让生活更美好的魔法，而不仅仅是期刊上的文章。”
一片小薄膜，刷新最高纪录
这两天，秦杰忙得不亦乐乎，“我正在不断调整实验参数，让实验数据更加稳定以适应将来的产业批量生产。”
只要提起柔性热电材料，原本有些沉默的秦杰瞬间就会打开话匣子：“这张溶物3D打印技术制备的薄膜只有几微米，但是小身体里却有大能量。”原来，这张聚合物包覆的硒化银基柔性热电薄膜在400K下功率因子达到2191.5μWm-1K-2，创下目前所有3D打印制备柔性有机/无机复合热电薄膜的最高纪录。即使经过1000次反复弯折，其功率因子仍能保持在93%以上，适配智能穿戴设备贴肤、弯曲的使用场景，解决了高性能与高柔性难以兼顾的痛点。
一片小薄膜，会给生活带来哪些变化？秦杰举例，柔性热电发电机不仅便携、轻质、环境友好，还能够将人体热量或环境废热直接转化为电能。“目前，我们团队已经做了多项产业化雏形的尝试。”秦杰拿出一款智能口罩。其外表与重量均与普通口罩无异，但能通过检测呼吸产生的温差信号，实时监测呼吸频率与规律，为哮喘等呼吸道疾病的日常管理提供新思路。
这项技术对产业的利好还不止于此。在材料突破的基础上，秦杰所在团队进一步实现了“材料-器件”的一体化制备。传统工艺要做一个热电器件，要经过剪切、焊接、封装等多道复杂步骤。而溶物3D打印技术工艺在多种材料体系中均可适用，提效的同时可以大大降低成本。
跨学科托举基础研究变产业“金果子”
一张小薄膜背后，实际是一支双导师跨学科团队的共同托举。
上海应用技术大学教授柯勤飞深耕高分子聚合物设计，为材料的柔性与稳定性提高提供了重要指导；杜永教授深耕热电材料和器件的制备和性能研究。两位导师在聚合物与无机体系的融合中形成了互补优势，正是在他们的指导下，秦杰在博士期间就以第一作者的身份发表了近20篇SCI论文，其中包括4篇国际顶刊论文，同时，他还发表了3项国家发明专利授权，成为学校首个入选中国科协青年科技人才培育工程博士生专项计划的博士生。
其实，读博之初秦杰只知道埋头实验室做科研，但导师柯勤飞的一席话却点醒了他：科研成果不是空中楼阁，更应该紧扣需求导向，转化成产业“金果子”。就读期间，这支双导师团队以“材料—工艺—器件—应用”为主线，形成了科研到产业的人才培养闭环。也让秦杰在产学研的历练中深刻体会到“只有解决真需求，才能创造真成果。”
他回忆，在一次论文投稿过程中，审稿人提出了一项领域内少见的界面稳定性测试要求。可实验室缺乏配套设备，参考文献也寥寥无几。他沉下心，主动联系多家专业测试机构、请教领域内资深专家，一遍遍调试方案、反复实验，最终圆满完成补充测试。令他感到遗憾的是，虽然手握多篇论文和专利，但研究成果还未真正走进产业。距离产业化最近的一次，成果已进入了中试环节。
“宁拙毋巧，宁朴毋华。”这是物理学家杨振宁最喜欢的一句格言，也是秦杰的信条。“我国科技并跑领跑世界的‘长板’已越来越多，但越是在科技竞速的前沿领域，越需要青年人肯吃苦的‘笨功夫’。”秦杰说，他希望以杨先生为榜样，把爱国情、报国志投入科研事业，让好研究变成更多好产品。
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