碳纳米 - 水泥基复合材料的热电效应源于 1821 年法国科学家塞贝克所发现的热电现象，也就是塞贝克效应。其原理是这样的：在由不同电导体或者半导体组成的闭合回路中，如果存在温度的差异，也就是有温度梯度，那么导体内的载流子就会从热的一端向冷的一端移动，并且在冷端聚集起来。这样一来，材料内部就会产生电势差，在这个电势差的作用下，会有一个反向电荷流出现。当热运动的电荷流和内部电场达到动态平衡状态的时候，半导体两端就会形成稳定的温差电动势。

在我们开展的 3D 打印石墨烯基水泥复合材料的热电特性研究中，主要的热电效应是由 3DGA 网络骨架提供的，水泥材料本身的热电效应非常微弱，几乎可以忽略不计。所以，对 3DGA 的基本热电特性进行研究是必不可少的环节。在这个实验里，3D 打印石墨烯骨架的设计孔径是 3 毫米，质量为 4 毫克，密度是 2.31 克每立方厘米。

我们通过给加热片施加一定的电压，在样品的一端营造出一个恒定的一维温度场。测试环境是利用能够控制温度的恒温箱，把温度稳定在 - 50℃。热流从加热片热源一端流经 3DGA 内部网络到达冷端，这样就构建起了一个稳定的有温度梯度的场，通过这种方式来测试 3D 打印石墨烯在极端环境下的塞贝克效应。我们测量得到样品在 - 50℃时的电导率为 28.5 西门子每米。我们使用万用表来测量样品两端的电动势变化，把热电偶放置在样品的两端，然后利用 SE309 温度仪来测量样品两端的温度，进而采集数据并计算出温差。