針對熱電器件難以實現(xiàn)真正可穿戴應(yīng)用的問題，東華大學教授江莞、王連軍和美國西北大學教授G.Jeffrey Snyder 合作，巧妙利用彎曲纖維彈性力關(guān)系實現(xiàn)熱電模塊自支撐，構(gòu)筑了三維可拉伸熱電織物。該熱電器件的拉伸應(yīng)變可達80%，能實現(xiàn)持續(xù)供電與人體肢體動作的兼容性；基于熱設(shè)計優(yōu)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在44K 溫差下，輸出功率密度可達70mW·m-2；同時，可滿足熱電模塊非可視化的大面積熱量收集。所構(gòu)筑三維熱電織物穿戴體驗良好，實現(xiàn)了適合人體運動的熱電器件的可穿戴應(yīng)用。

在這項工作中，研究團隊首次提出基于靜電噴射方法將π型熱電單元精確集成到碳納米管纖維上。靜電噴射含不飽和鍵的摻雜劑可實現(xiàn)碳納米管的高效n型摻雜及準確定位。進一步利用包纏技術(shù)有效避免熱電模塊短路，有限元分析及實際測試結(jié)果表明，絕緣包纏層可增加熱電臂兩端溫差及流經(jīng)熱電臂的熱流，從而提升輸出性能。

在器件集成上，研究團隊巧妙利用嵌套線圈之間彈性力關(guān)系使熱電模塊自支撐于三維空間，實現(xiàn)人體與環(huán)境熱流方向上的熱端并聯(lián)電端串聯(lián)，從而構(gòu)筑三維可拉伸熱電織物，該器件無需支撐基底，可避免輸出性能和穿戴體驗的犧牲。在拉伸和拉伸恢復(fù)過程中，熱電模塊直立角度變化賦予熱電器件＞80%的拉伸應(yīng)變能力及應(yīng)變恢復(fù)能力，且不損耗輸出性能。基于此，該器件實現(xiàn)了持續(xù)供電與人體肢體動作的兼容性。最終，經(jīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化后，器件的最大輸出功率密度可達35μW·m-2·K-2。

該項研究實現(xiàn)了熱電臂微型化緊湊集成及熱電模塊非可視化的大面積熱量收集，同時巧妙整合了織物的保溫功能和熱電器件的傳熱需求，極大提高了熱電器件的可穿戴性和輸出性能，為能性熱電器件的真正可穿戴應(yīng)用提供了可行的新途徑。