综述：用于能量转换技术的非常规热电腿几何结构：全面综述

《RENEWABLE & SUSTAINABLE ENERGY REVIEWS》：Non-conventional thermoelectric Leg geometry for energy conversion technology: A comprehensive survey

本综述系统梳理了热电（TE）技术中非常规腿几何结构的研究进展，强调将结构设计提升至与材料优化同等重要的地位。文章对比了梯形、圆柱形、X形等多种几何形状在刚性及柔性TE系统中的应用，揭示了其如何影响载流子传输、热分布及器件效率，并指出与3D打印等新兴制造技术结合的未来方向，为开发高效、适应性强的下一代TE系统提供了重要见解。

　　

引言

对清洁能源日益增长的需求以及化石燃料对环境的影响，促使研究人员比以往任何时候都更加关注可再生能源。热电（TE）技术作为一种有前景的清洁能源技术，在过去二十年中已成为可再生能源研究领域一个潜在的竞争者。开发高效热电系统可通过提高材料效率、改变腿几何形状以及采用级联等不同配置排列TE单元来实现。尽管已有大量研究集中于TE材料、性能优化和传输特性，但腿几何结构的设计作为影响器件效率的关键因素，其重要性正逐渐凸显。本文旨在对用于热电系统的非常规（即非矩形）腿几何结构进行全面的文献综述，以评估该领域的优势、现有配置及其性能比较，并指明未来的研究方向。

热电技术

热电（TE）技术的研究可追溯至1794年。其基本现象是塞贝克效应（Seebeck effect），由托马斯·J·塞贝克于1821年发现。随后，珀尔帖效应（Peltier effect）和汤姆逊效应（Thomson effect）的发现共同定义了TE技术的工作原理，使其得以应用于发电和制冷等多个领域。

关于TE腿几何结构的文献综述

文献表明，热电系统的研究始于20世纪50年代，此后各种类型的TE系统被开发出来，其中包含了不同的腿几何构型。TE系统主要可分为刚性型和柔性型两大类，而这两类又可进一步细分为矩形和非矩形腿几何形状。本综述系统比较了梯形、圆柱形、针状、X形、螺旋形、辐条状、中空结构及其他可变几何形状在刚性和柔性TE系统中的应用。通过综合数值模拟、实验和制造方面的见解，揭示了不同设计在性能上的权衡，并强调了那些尚未被充分探索的构型。

研究空白

尽管在开发和优化非常规TE腿几何结构方面已进行了广泛研究，但仍存在几个关键空白需要进一步探索。首先，大多数关于新颖几何形状的研究是计算性或参数化的，缺乏实验研究，特别是对于X型、中空几何、不对称形状等复杂腿构型，这些构型在数值模拟中显示出良好性能，但实际验证不足。其次，不同研究之间的比较缺乏标准化，使得直接对比不同几何形状的性能变得困难。此外，将新颖几何形状与3D打印、折纸（kirigami）启发结构等先进制造技术集成的可行性研究仍然有限。最后，需要在系统层面进行建模，以全面评估新颖腿几何形状在实际应用中的整体性能。

结论

本综述综合了关于非常规TE腿几何结构的研究现状，强调了其在提高器件级效率和适应性方面关键但尚未被充分探索的作用。现有证据表明，几何形状不应仅仅被视为次要的设计参数，而应与材料特性和模块架构共同作为决定TE性能的关键因素。未来的研究必须超越简单的比较，采用针对几何形状的设计原则，并解决标准化、制造可行性和集成系统建模方面的空白，以在实际热电应用中充分发挥先进腿几何结构的潜力。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。