Ученые разработали гибкий и тонкий термоэлектрический генератор, способный вырабатывать электричество за счет тепла человеческого тела
Однако такая тонкая структура имеет свои ограничения. Для выработки электричества термоэлектрическим генераторам необходима разница температур между горячей и холодной сторонами. Когда такое устройство плотно прилегает к коже, тепло тела проходит прямо через тонкую пленку и рассеивается в окружающем воздухе — подобно тому, как тепло проходит через лист бумаги. В результате разница температур на устройстве практически отсутствует, что затрудняет выработку электричества.
В предыдущих исследованиях эту проблему пытались решить путем сгибания устройства или создания трехмерных колоннообразных конструкций. Однако эти методы увеличивают толщину и объем устройства, сводя на нет преимущества тонких и гибких пленочных устройств.
Для решения этой проблемы исследователи предложили новый подход, который принципиально перенаправляет поток тепла. Они успешно разработали «подложку с двойной теплопроводностью«, внедрив теплопроводящие наночастицы меди только в выбранные участки подложки из растягивающегося силикона (PDMS), создавая области с высокой и низкой теплопроводностью в пределах одной подложки.
Результаты исследования опубликованы в Science Advances.
Когда термоэлектрические полупроводники располагаются на границе между этими областями, тепло от поверхности не уходит вертикально вверх, а распространяется в стороны вдоль области с высокой теплопроводностью. В результате на поверхности подложки образуются относительно теплые и холодные участки, создающие разницу температур, которая позволяет генерировать электричество даже в тонкопленочной структуре.
Это исследование стало первым, в котором продемонстрировано, что электричество можно вырабатывать даже в тонких пленках, поддерживая разницу температур с помощью новой структуры подложки, которая перенаправляет тепловой поток. Исследовательская группа назвала эту технологию «псевдопоперечным термоэлектрическим генератором», поскольку она структурно имитирует традиционный поперечный термоэлектрический эффект.
Разработанный носимый термоэлектрический генератор может преобразовывать тепло тела в электричество даже в полностью плоской конфигурации, без необходимости сгибания или деформации конструкции. Он изготовлен с использованием технологии печати чернилами что обеспечивает высокую гибкость. Кроме того, устройство можно масштабировать, изменяя его размер и форму по своему усмотрению, подобно сборке модульных блоков.
Ожидается, что благодаря этим характеристикам псевдопоперечный носимый термоэлектрический генератор будет широко использоваться в качестве технологии автономного энергоснабжения для различных устройств, включая «умную» одежду, датчики для мониторинга здоровья и носимую электронику.
Сообщение Ученые разработали гибкий и тонкий термоэлектрический генератор, способный вырабатывать электричество за счет тепла человеческого тела появились сначала на Время электроники.