热电发电为余热回收提供了一条很有前途的途径。模块中热电支腿的几何设计对于确保可持续发电非常重要，但通过传统的制造工艺很难实现这一点。

近日，韩国蔚山科学技术院Jae Sung Son，Han Gi Chae，美国亚利桑那州立大学Beomjin Kwon报道了利用三维有限元模型（FEMs）设计了一种Cu₂Se-TE支腿的蜂窝拓扑结构，使其比典型的长方体具有更高的发电性能和更强的机械刚度。

文章要点

1）为了制造所设计的拓扑结构，研究人员开发了一种基于挤压的Cu₂Se材料的3D打印工艺。基于挤压的3D打印工艺已被广泛研究，研究人员使用浓缩胶体墨水生产无机3D对象。在这一过程中，含有半导体金属硫化物的胶体油墨必须具有所需的流变特性，以确保3D打印性能。

2）研究人员通过添加Se₈²⁻聚阴离子，将Cu₂Se胶体油墨设计成具有表面电荷的颗粒，表现出显著改善的印刷性能。此外，Se₈²⁻多阴离子作为烧结助剂，使Cu₂Se颗粒在液相中烧结，通过3D打印工艺获得了在1000 K下具有竞争力的ZT值为1.2时的坚固的Cu₂Se材料。

3）由长方体、空心六角柱和蜂窝芯片组成的发电模块的制造和表征使得蜂窝结构TE支腿具有最高的功率性能，突出了仿生设计在制造高效和耐用热电发电机（TEG）方面的可行性。

参考文献

Choo, S., Ejaz, F., Ju, H. et al. Cu₂Se-based thermoelectric cellular architectures for efficient and durable power generation. Nat Commun 12, 3550 (2021).

DOI：10.1038/s41467-021-23944-w

https://doi.org/10.1038/s41467-021-23944-w