Ученые приближают реальность к носимым устройствам, работающим от тепла тела

Прочитано: 98 раз(а)


Исследовательская группа под руководством Квинслендского технологического университета разработала сверхтонкую, гибкую пленку, которая могла бы питать носимые устройства следующего поколения, используя тепло тела, устраняя необходимость в батареях.

Эту технологию можно также использовать для охлаждения электронных чипов, что поможет смартфонам и компьютерам работать более эффективно.

Профессор Чжи-Ган Чэнь, исследование группы которого было опубликовано в журнале Science , сказал, что этот прорыв позволил решить серьезную проблему в создании гибких термоэлектрических устройств, преобразующих тепло тела в электроэнергию.

Такой подход открывает потенциал устойчивого источника энергии для носимой электроники, а также эффективного метода охлаждения чипов.

«Гибкие термоэлектрические устройства можно удобно носить на коже, где они эффективно преобразуют разницу температур между телом человека и окружающим воздухом в электричество», — сказал профессор Чэнь.

«Их также можно применять в ограниченном пространстве, например, внутри компьютера или мобильного телефона, чтобы охлаждать чипы и повышать производительность.

«Другие потенциальные области применения простираются от персонального терморегулирования, где тепло тела может питать носимую систему отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

«Однако такие проблемы, как ограниченная гибкость, сложное производство, высокая стоимость и недостаточная производительность, помешали этим устройствам выйти на коммерческий уровень».

Большинство исследований в этой области были сосредоточены на термоэлектриках на основе теллурида висмута, которые ценятся за свои высокие свойства преобразования тепла в электричество, что делает их идеальными для маломощных приложений, таких как мониторы сердечного ритма, температуры или движения.

В этом исследовании группа представила экономически эффективную технологию изготовления гибких термоэлектрических пленок с использованием крошечных кристаллов, или «наносвязующих», которые образуют сплошной слой листов теллурида висмута, повышая как эффективность, так и гибкость.

«Мы создали пригодную для печати пленку формата А4 с рекордно высокими термоэлектрическими характеристиками, исключительной гибкостью, масштабируемостью и низкой стоимостью, что делает ее одним из лучших доступных гибких термоэлектриков», — сказал профессор Чэнь.

Команда использовала «сольвотермальный синтез» — метод, при котором нанокристаллы формируются в растворителе при высокой температуре и давлении, в сочетании с «трафаретной печатью» и «спеканием». Метод трафаретной печати позволяет производить пленки в больших масштабах, тогда как спекание нагревает пленки почти до точки плавления, связывая частицы вместе.

Г-н Вэньи Чэнь, первый автор, сказал, что их метод может работать и с другими системами, такими как термоэлектрики на основе селенида серебра, которые потенциально дешевле и более устойчивы, чем традиционные материалы.

«Эта гибкость материалов демонстрирует широкие возможности, которые открывает наш подход для развития гибкой термоэлектрической технологии», — сказал он.

Ученые приближают реальность к носимым устройствам, работающим от тепла тела



Новости партнеров