蒋祥倩，李 玲，班春成，李 涵

(哈尔滨工业大学 航天学院，哈尔滨 150001)

0 引 言

热电材料作为新能源材料的代表引起研究者们广泛的关注[1-2]。作为将热能与电能相互转换的新型功能性材料，可利用的热源多种多样，例如,工业废热，余热，太阳能，地热能，海洋潮汐能等[3]。利用热电材料制造的热电器件具有安全、无噪声，无污染，使用寿命长，稳定性好等优点，在航空航天，军事以及智能传感器等特殊领域具有广泛的应用。

早在上世纪八十年代，日本丰桥技术化学大学的稻垣道夫教授等[4]研制成功了世界上第一个温差电池。2006年德国美茵茨微技术研究所制造出了只有硬币大小的卷绕式横向结构温差电池(图1)[5]，在聚酰亚胺基材上磁控溅射900对串联的薄膜热电臂，并将其卷绕形成温差电池，其中每一个热电单元的输出电压为34 μV·K-1，电池最终的输出电压为31 mV·K-1。国内外研究者对温差电池优化设计提出了模型和优化方案。美国国家航空航天局(NASA)加州理工学院喷气推进实验室的赵博士团队为解决研究世界海洋的流动和健康状况制造的海洋电子垃圾，研究了温差发电技术[6]。放置在海洋中的传感器均由一次性的锂电池供电，传感器在电池耗尽后留在海底。因此制作出利用海洋潮汐产生温差使得相变材料发生相变，将热能变成体积变化产生压力差发电，延长传感器的使用寿命。

图1 德国美茵茨微技术研究所制造的温差电池

1 热电效应

1.1 热电效应原理

热电效应包括赛贝克效应(Seebeck effect)，帕尔贴效应(Peltier effect)和汤姆逊效应(Thomson effect)[7]，Seebeck效应[8]；……