近年来,各种可再生能源的利用技术中,低品位热能已成为一种绿色、环保的新能源。通常情况下,生活环境、工业生产过程、太阳能和人体中存在的低品位热能（＜100℃）,是一种具有巨大应用潜力的能源。如果能够将这些废热转化为能够利用的电能,能够极大的减缓不可再生能源的消耗,从而减缓温室气体的排放。其中一种有效策略是直接利用环境中浪费的热能,如人体废热。如果能够将身体热量转化为电能,进一步用于驱动个人医疗电子设备,这在智能穿戴式医疗中具有重要意义。另外一种方式是,通过利用太阳能热转换技术,实现最高的转换效率,并实现广泛的应用。传统的太阳能驱动蒸汽动力系统需要高光学设备和大面积投资,太阳能吸收器向大量水和周围空气的热损失是不可避免的。然而,液体热电偶单独或协同使用热电流或热扩散机制,提供了一种更灵活的方式来实现热量收集,具有双极性、廉价、可扩展和灵活等其他优点。目前,这两种机制已分别用不同的氧化还原偶和液体电解质进行了研究,以追求更高的热电能、更低的价格、更高的稳定性、更简单的制造和更广泛的应用。但是,液体热电池仍然面临着诸如可扩展封装中的泄漏问题、仍然有限的热电能和低能量转换效率等挑战。通过使用准固态电解质,例如聚（丙烯酸钠）和聚乙烯醇（PVA）、聚（偏氟乙烯-氟丙烯）和聚乙二醇,第一个挑战部分缓解。但其他两个挑战仍未解决[1]。水凝胶热化学电池是一种环境友好型电源,能够将低级热能转化为电能,为各种应用场景中的小型电子设备提供电力,而无需额外电池。然而,它的可移植性和透明度差、机械脆弱性和低输出性能给它的广泛应用带来了负担。本论文围绕低品位热能收集的设计与实现这一目标展开,以可穿戴设备和太阳能收集器作为应用场景,主要内容包括优异柔性抗疲劳水凝胶器件的设计与制作、具有人体废热收集意义的高精度体温监测系统的开发与应用、设计并制作了基于二元有机溶剂的PG凝胶、设计并制作了可见光全波长可吸收的光热转换器件、设计并组装了透明光吸收器实现了对阳光的光热电直接转换。本论文的主要创新点包括:1、提出了在热化学电池凝胶的中间植入允许离子通过的PVDF多孔薄膜,利用PVDF优异的隔热性,有效降低热电凝胶冷端热端的相对温差,从而有效的提高凝胶电解质的塞贝克系数。2、提出了利用人体体热来作为可持续的热源,进一步来产生可持续电势差。将人体产生的废热转化为电能,进一步用于驱动个人医疗电子设备,这在智能穿戴式医疗中具有重要意义。并基于此模拟并建立了能够对发烧病人的体温高精度、实时的自驱动监测系统。3、提出基于氧化还原电解质的PVA/Gelatin双网络凝胶在DMSO/水二元溶剂中交联并形成大量的微晶区,实现高度透明的热化学电池,并具有强抗拉伸性能。受益于环保特性、作为可成形的液体电解质和高于1 m V K-1的相对较高热电塞贝克系数的液体热电偶,柔性准固态热电池是物联网时代可持续和机械适应性电源的候选产品。4、提出了将具有3D蜂窝桁架的高度可压缩性和弹性的PDMS集热器与PG凝胶组合构建了太阳光光热电转换器件。实现了能够长时间稳定的光热电转换的设备。