发电厂、工厂、汽车发动机——所有消耗能源的设备都会产生热量，而其中大部分热量都被浪费了。热电装置可以捕获这些被浪费的热量并将其转化为电能，但其生产成本一直居高不下且工艺复杂。

圣母大学航空航天与机械工程学院的先进材料与制造学院教授严良章（Yanliang Zhang）以及来自多个机构的团队成员共同研究出了一种基于墨水的制造方法，使得大规模、低成本且高效地制造热电装置成为可能。

他们的研究成果最近发表在《能源与环境科学》杂志上。

严良章教授表示：“利用我们创新的墨水配方和加工技术，我们已经能够生产出一种将废热转化为电能的效率高于以往任何基于墨水制造的设备的材料。通过这种方法，我们可以制造各种尺寸的设备——从几微米厚的薄膜到足以从发电厂收集废热的大型装置。”

热电装置将热能转化为电能时，需要热端和冷端。电流应能轻松流过材料，但热量则不应如此，因为这将消除装置高效运行所需的温度梯度。

严良章教授表示，具有这些独特特性的材料以往是通过劳动密集型和能源密集型工艺生产的，这些工艺缺乏一致性和可扩展性。

研究团队的墨水“配方”将热电粒子与溶剂以及碲混合在一起，碲是一种添加剂，可以减少材料中的缺陷并有助于压缩和固化所得复合材料。与以往的方法相比，研究团队基于墨水的生产技术使他们能够更好地控制材料的微观结构和最终的三维几何形状。

如果提供电力，热电装置也可以用于无排放和无制冷剂的冷却。

“我们相信我们的研究成果在余热回收、能效提升、减少二氧化碳排放以及环保型固态冷却和制冷方面具有巨大的应用前景，”严良章教授表示。