Исследователи из Университета штата Вашингтон в Сиэтле (США) разработали инновационное гибкое носимое термоэлектрическое устройство, которое преобразует тепло тела в электричество. Об этом сообщает сайт Smartech Energy. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Носимая электроника, от трекеров состояния здоровья до гарнитур виртуальной реальности, стала частью повседневной жизни. Но найти способы непрерывного питания этих устройств – непростая задача. Исследователи из Университета штата Вашингтон разработали термоэлектрическое устройство, которое является гибким и растяжимым, но в то же время прочным и энергоэффективным – то есть со свойствами, которые весьма сложно совместить.
«Чтобы собирать тепловую энергию, которая в противном случае была бы потрачена впустую в окружающую среду, и затем использовать эту энергию для питания носимой электроники, необходима более высокая плотность заряда. Мы используем аддитивное производство для изготовления растягиваемой электроники, повышаем ее эффективность и обеспечиваем беспрепятственную интеграцию в носимые устройства, одновременно решая вопросы фундаментальных исследований», – отметил Мохаммад Малакути, доцент кафедры машиностроения Университета штата Вашингтон.
Даже после более чем 15 000 циклов растяжения при 30-процентной деформации прототип устройства остается полностью функциональным, что очень важно для носимой электроники и эластичной робототехники. Устройство также показало в тестах увеличение удельной мощности в 6,5 раз по сравнению с предыдущими версиями растяжимых термоэлектрических генераторов.
Чтобы создать эти инновационные гибкие устройства, исследователи напечатали 3D-композиты с заданными функциональными и структурными свойствами на каждом слое. Присадочный материал содержал жидкие металлические сплавы, обеспечивающие высокие параметры электро- и теплопроводности. Эти сплавы смогли устранить ограничения предшествующих типов устройств, включая неспособность растягиваться, неэффективную теплопередачу и сложный процесс изготовления.
Исследовательская группа также внедрила полые микросферы, чтобы направить тепло на полупроводники в слое ядра и уменьшить вес устройства.
Кроме того, продемонстрированная в исследовании возможность печатать такие устройства на растяжимых текстильных тканях и изогнутых поверхностях говорит о том, что в будущем их можно будет применять для одежды и других предметов.
«Уникальный аспект нашего исследования заключается в том, что оно охватывает весь спектр технологии, от синтеза материалов до изготовления устройств и определения их характеристик», – подчеркнул Малакути.