驚！鉛筆、油漆生產出了廉價的熱電器件！

圖示為使用鉛筆石墨薄膜和導電共聚物塗料製成的新型熱電器件的圖解。圖片來源:HZB

早在近200年前，這種熱電效應就被Thomas Seebeck發現了。但如果將兩種不同的金屬放在一起，那麼如果一種金屬比另一種金屬更熱，就會產生電壓，而使餘熱部分地轉換成電能。

餘熱是幾乎所有技術和自然過程的副產品，從發電廠到家用電器再到人體，無一例外。它卻又是世界上最大的未能被充分利用的能源之一，一般是根本沒有被有效使用過。

不幸的是，儘管熱電效應可能非常有用，但普通金屬中的熱電效應非常小。這是因為金屬不僅具有高導電性，還具有高導熱性，這意味著溫度差會立即消失。因此理想的熱電材料需要具備高導電性、低導熱性。

如今，由無機半導體材料（如碲化鉍）製成的熱電器件已經在一些技術應用場合中廣泛使用。然而，這套材料系統造價昂貴，所以它們的使用僅在特定情況下才具有經濟意義。而基於碳納米結構的柔性、無毒、有機熱電材料也正在研究或將其用於人體。

現在，發表在《ACS應用材料與界面》的一篇論文中，由Norbert Nickel領導的，德國Helmholtz-Zentrum BerlinfürMaterialien und Energie（HZB）的一個研究小組已經證明，這個熱電效應可以更簡單地獲得。研究人員使用普通的HB鉛筆，首先對小面積普通影印紙進行著色，得到石墨薄膜。然後再將一層透明的共聚物塗料（PEDOT：PSS）導電膜塗在第二張紙上。將這兩張紙用於連接冷熱材料。

紙張上的鉛筆痕迹可以提供與當前用作柔性熱電元件的其他更昂貴的納米複合材料相當的電壓。若在鉛筆石墨薄層中加入一些硒化銦，電壓可以再增加十倍。

研究人員使用掃描電子顯微鏡和HZB的拉曼散射來研究這些石墨和共聚物薄膜。「我們對於結果也非常驚訝，」Nickel解釋說，「但現在我們已經找到了能夠解釋這項工作如此順利的原因，留在紙上的鉛筆沉積物形成了無序石墨片、一些石墨烯和粘土，這雖然只是稍微降低導電率，但熱量的傳輸效率要低的多。」

這些簡單的部件未來會用在將熱電元件印刷在廉價、環保且無毒的紙張上。而且這種小巧靈活的部件也可以直接用於人體，利用身體熱量來運行小型設備或感測器綽綽有餘。

文章來自materialstoday網站，原文題目為Pencils and paint produce a cheap thermoelectric device，由材料科技在線匯總整理。

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