اثر ترموالکتریک برای اولین بار 200 سال پیش توسط Thomas Seebeck کشف شد. بر این اساس، اگر دو فلز مختلف به هم متصل شوند بهگونهای که یک فلز گرمتر از دیگری باشد، بین دو فلز اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد می‌شود، به طوری که بخشی از این حرارت مازاد به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. تقریبا در تمام فرایندهای تکنولوژیکی و طبیعی از نیروگاهها گرفته تا هر وسیلهی خانگی و یا حتی در بدن انسان، گرمای اضافی یک محصول جانبی در فرایندها محسوب می‌شود. این گرما یکی از بزرگترین منابع انرژی است که عموما در جهان کم مصرف است و معمولا کاملا بیفایده هدر میرود.
متاسفانه علیرغم اینکه این منبع انرژی میتواند مفید باشد، اما اثر ترموالکتریک در فلزات معمولی بسیار کم است. به دلیل اینکه فلزات نه تنها هدایت الکتریکیشان بالا است بلکه هدایت گرمائی بالایی نیز دارند، به این معنی که اختلاف دما (بین دو فلز) بلافاصله ناپدید می‌شود و از بین میرود. بهطور کلی، مواد ترموالکتریک نیاز دارند که هدایت الکتریکی بالایی داشته باشند، اما هدایت حرارتیشان پایین باشد.
در حال حاضر در برخی از کاربردهای تکنولوژیکی، از دستگاههای ترموالکتریک ساختهشده با مواد نیمههادی معدنی مانند تلورید بیسموت، استفاده می‌شود. هرچند این سیستمها گران هستند و استفاده از آنها فقط در شرایط خاص اقتصادی بامعنی است. در بدن انسان نیز مواد ترموالکتریک آلی، بر پایه نانوساختارهای کربنی که غیرسمی و انعطافپذیر هستند برای استفاده از اثر ترموالکتریک مورد بررسی قرار گرفتهاند.
اخیرا گروهی از محققان به رهبری Norbert Nickel در گروه تحقیقاتی HZB در آلمان، در پژوهشی نشان دادهاند که اثر ترموالکتریک میتواند خیلی سادهتر نیز به دست آید. محققان ابتدا با استفاده از یک مداد معمولی از نوع HB، قسمت کوچکی از کاغذ فتوکپی معمولی را رنگ کردند و یک فیلم گرافیتی بر روی کاغذ ایجاد نمودند. سپس فیلمی از یک رنگ کوپلیمری شفاف و رسانا (PEDOT: PSS) را روی بخش دیگر کاغذ، با رنگآمیزی ایجاد کردند. از این دو قسمت کاغذ، برای اتصال گرم و سرد استفاده می‌شود. رد مداد روی کاغذ میتواند ولتاژهای قابل مقایسه‌ای با دیگر نانوکامپوزیتهای گرانقیمت ارائه کند که در حال حاضر به عنوان عناصر ترموالکتریک انعطافپذیر استفاده میشوند. این ولتاژ میتواند با اضافه کردن برخی از افزودنیها به گرافیت مداد مثل سلنید ایندیم، تا ده برابر افزایش یابد.
محققان این فیلمهای گرافیت و رنگهای کوپلیمری را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تست رامان در HZB بررسی کردند. Nickel توضیح داد: "این نتایج برای ما بسیار شگفتآور بود. اکنون ما توضیحی برای این که چرا این کار به خوبی انجام می‌شود پیدا کردیم؛ رسوب مداد بر روی کاغذ، سطحی را ایجاد میکند که حاوی پوستههای گرافیت بدون نظم، گرافن و رس است. این فیلم نانوکامپوزیتی تنها کمی هدایت الکتریکی را کم میکند ولی گرما بهطور موثری کاهش مییابد." احتمالا اجزاء سادهی این سیستم نانوکامپوزیتی میتواند در آینده برای چاپ قطعات ترموالکتریک بر روی کاغذ استفاده شود. نانوکامپوزیتی که بسیار ارزان، سازگار با محیطزیست و غیرسمی در پدیده ترموالکتریک محسوب می‌شود. چنین قطعات کوچک و قابلانعطافی میتوانند بهطور مستقیم در بدن نیز اعمال شوند و از حرارت بدن برای بهکار انداختن دستگاههای کوچک و یا سنسورها استفاده کنند.
