摘要：2025年2月21日，奥地利科学技术研究所（ISTA）Maria Ibáñez、许声多在国际顶级期刊Science发表题为《Interfacial bonding enhances thermoelectric cooling in 3D-printed ma

热电制冷器（TECs）在现代热管理中至关重要，但在效率和制造可扩展性方面仍面临挑战。

2025年2月21日，奥地利科学技术研究所（ISTA）Maria Ibáñez、许声多在国际顶级期刊Science发表题为《Interfacial bonding enhances thermoelectric cooling in 3D-printed materials》的研究论文，许声多为论文第一作者，Maria Ibáñez、许声多为论文共同通讯作者。

许声多，奥地利科学技术研究所（ISTA）博士后。在哈尔滨工业大学获得学士和硕士学位（2015），导师：帅永教授；2021年获得澳大利亚昆士兰大学博士学位，导师：陈志刚教授；2022年至今在奥地利科学技术研究所（ISTA）担任博士后，导师：Maria Ibáñez。

许声多博士目前主要从事柔性热电材料与器件、热电制冷器小型化等研究。在高水平期刊已发表多篇论文，包括Science、Journal of the American Chemical Society、Joule等，被引超过2000次。

作者通过采用基于挤出的三维（3D）打印技术来制备高性能热电材料，解决了这些问题。

墨水配方确保了3D打印结构的完整性以及在烧结过程中的有效颗粒结合，实现了创纪录的优值（zT）：在室温下，p型锑化铋碲(Bi,Sb)2Te3达到1.42 ，n型硒化银（Ag2Se）材料达到1.3。所制备的TEC在空气中的制冷温差为50°C。

此外，这种可扩展且成本效益高的方法避免了传统工艺中耗能和耗时的步骤，如铸锭制备以及后续加工过程，为热电设备生产提供了一种变革性的解决方案，开启了高效和可持续热电技术的新时代。

图1：合成工艺及性能

图2：打印Ag2Se的多孔微观结构及其热电性能

图3：通过形成颗粒间的界面键合提升BST-B-ST的热电性能

图4：3D打印的热电制冷器（TEC）的冷却性能和稳定性

综上，本研究通过基于挤出的3D打印技术制备高性能热电材料，开发了能够确保3D打印结构完整性和促进烧结过程中颗粒间界面结合的墨水配方，实现了在室温下p型(Bi,Sb)2Te3和n型Ag2Se热电材料的高优值（zT值分别为1.42和1.3），并将其组装成热电制冷器（TEC），实现了高达50°C的空气制冷温差。

该研究成功开发了一种高效、可扩展且成本低廉的3D打印热电材料制备方法，避免了传统工艺中高能耗和低效率的步骤，如高温合成、压力烧结和切割等，同时实现了优异的热电性能和制冷能力。

这一成果不仅为热电制冷技术的发展提供了新的思路，还为3D打印技术在半导体材料制造中的应用开辟了新途径，有望在微纳制冷、物联网设备、个人热管理等领域实现广泛应用，推动热电技术向高效、可持续方向发展。

Shengduo Xu*, Sharona Horta, Abayomi Lawal, Krishnendu Maji, Magali Lorion, Maria Ibáñez*, Interfacial bonding enhances thermoelectric cooling in 3D-printed materials, Science（2025）, https://www.science.org/doi/10.1126/science.ads0426

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