热电效应是由温差产生电压的直接能量转换现象，这一基本原理于十九世纪初发现，而大规模的温差电实用技术研究始于二十世纪中叶，其中最成功的应用是在航天器上实现了长时可靠的发电。温差发电性能可靠、维修少、低噪音，可在极端恶劣的环境下长时间工作。近几年来，温差发电机在军事高科技以及民用方面都表现出良好的应用前景，例如汽车中使用的温控座椅、废热回收等。

　　现阶段大规模使用的热电材料通常是基于碲化铋（Bi2Te3）和碲化铅（PbTe）等较为昂贵的半导体制得，且制备工艺复杂。另一方面，由于近年来柔性电子器件和微型检测器等新技术的广泛应用，小型柔性的热电转化装置成为很有前景的电源供应单元或原位降温部件。基于廉价材料的高性能柔性热电器件成为值得研究的新方向。

　　针对这些问题，加州大学洛杉矶分校（University of California, Los Angeles）和博伊西州立大学（Boise State University）的科研团队提供了一种新的解决方案，研究者将目光放在硒化亚铜（Cu2Se）这种价格相对低廉的材料上。铜在地球上的储量远远高出铋和铅，且更安全无毒，但目前制备的高性能硒化亚铜材料绝大多数使用高温熔融法制备，需要使用一千摄氏度左右的高温，并且合成周期长（> 10小时）。而基于硒化亚铜纳米颗粒的热电材料，虽然不需要极高的温度，成本较低，但其性能往往也不尽如人意。鉴于此，研究团队基于之前研发的可以直接溶解多种硫族半导体固体粉末的混合溶剂，成功制备了硒化亚铜墨水。该方法可在常温常压下进行，只需要将硒化亚铜固体粉末直接加入混合溶剂中，搅拌10 min左右即可制得硒化亚铜墨水。该过程方法简单、合成周期短且成本低廉，因此具有大规模商用的前景。得到的硒化亚铜墨水可以通过多种成熟的大规模溶液操作工艺（比如打印或者网版印刷）制成硒化亚铜薄膜。他们使用简单的旋涂工艺作为概念展示，在多种基底（蓝宝石、硅、玻璃和塑料等）上获得了大于十厘米的均匀薄膜。

　　该硒化亚铜热电薄膜可以在大约400摄氏度的工作温度下，于蓝宝石基底上实现0.62 mW/(m•K2)的功率因子，并且同时在表面较为不平整的柔性塑料基底上获得0.46 mW/(m•K2)的功率因子，这个数值已经达到迄今为止所有报道的柔性热电材料中的最高值(～ 0.5 mW/(m•K2))。薄膜在反复弯折一千次后，仍然保留90%以上的热电性能。相比于所有之前报道的制备方法，这种基于混合溶剂直接在常温常压下制备硒化亚铜墨水的过程，可以大幅度降低成本。此外，这种墨水可以通过溶液材料加工工艺轻松地在各种基底和表面实现大规模的应用，相比于传统的小量高温固相熔融反应，具有更大的实用价值。这种方法最主要的优点在于通过调制混合溶剂的化学作用，可以简单地将硒化亚铜固体直接溶解为分子级的均匀分散溶液。而这种均匀的溶液制备而成的薄膜，相比于直接合成纳米颗粒再堆积成膜会更加致密，而且材料内部的空隙更少、电子输运更高效。这在以往并没有好的方法直接溶解硒化亚铜固体，且简单重新转化为可操作的高性能柔性热电薄膜。

　　这一成果近期发表于国际一流期刊Advanced Materials 上，第一作者是加州大学洛杉矶分校的林朝阳博士(Zhaoyang Lin)、Joon Sang Kang以及博伊西州立大学的Courtney Hollar。通讯作者是段镶锋教授、张艳良教授和胡永杰教授。