石墨烯网络显示通过热侧和冷侧之间的温差热电产生电能。图片来源：Raquel Cano Cordero
（几乎）所有在太阳下（包括）的东西都会产生热量：电子设备、车辆和所有生命体都会以热量的形式散发热能。然而，这些热量很大程度上被浪费了，对捕获热量并将其转化为电能的技术的研究一直在努力克服可扩展性、实用性和成本带来的障碍。
萨塞克斯大学材料物理小组的研究人员现已发表了关于热电捕获的最新研究，使用高导电石墨烯片，这可能会消除这些障碍，并提供一种廉价、可持续的热捕获和转换技术，并展示新的技术了解如何最好地利用石墨烯基纳米材料的导电性。
该小组组装了不同密度和尺寸的纳米材料网络，从几层到多层石墨烯片，然后测量不同阵列受热时的电导率。他们的期望是，更大、更厚的片材的组装将表现出最高水平的电导率，但事实上，观察到相反的结果，其中更小、更薄的片材自发地形成致密阵列，并且比多层样品表现更好。这项研究使研究小组得出结论，密集堆积的纳米片层可能有望改善电传输，尽管纳米片间的连接数量较多，但层数越少效果越好。
该小组的博士研究员、该论文的第一作者 Keiran Clifford 表示：“结果确实令人惊讶。这是我们第一次专门从纳米材料网络的结构和性能如何影响导电性的角度来研究纳米材料网络。众所周知，石墨烯具有高导电性，但由许多具有大量结点的小型纳米片组成的薄膜比体积更大的多层系统更有效的想法是新的，并为许多应用打开了大门。”
该小组开发了一种可印刷的石墨烯基涂层，以利用热电捕获，从而将废热回收为电能。将涂层印刷成贴片或垫片，然后将其施加到加热表面。在周围环境较冷的地方，电子远离热源并进入寒冷的环境，产生通过纳米片传导的电活动。该热电传输系统可以连接到外部电源组，为电池充电，或者可以直接为另一个设备供电。
可以将热量转化为电能的热电材料已经存在，但通常由昂贵的合成晶体制成，很难集成到各种结构中。
材料物理学研究员、该论文的通讯作者 Sean Ogilvie 表示：“我们可能有一种简单而高效的方法来优化车辆、设备、家庭甚至人类的热电捕获！例如，想象一下一个人自己的体温如何被捕获并转化为可以为手机供电的电力，这并不是没有道理的。我们目前还不知道有任何其他商业上可行的、可扩展的热捕获涂层，可以打印直接涂层或作为柔性层。我们相信我们的方法是实现实用、可扩展、可打印热电材料的可行途径，可用于多种应用。”
油墨和涂料的工作正在取得进展，该小组已经展示了中试规模生产，其中样品与热源和感应电压接触，但仍需要大量开发才能将涂料与不同类型的产品集成起来。适合与设备一起使用的贴片、垫子或面板。因此，您可能需要多保留手机充电器一段时间！
更多信息： https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118642
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