柔性热电装置从皮肤温度中获取能量,为可穿戴设备供电

KIST设备利用体温收集能量
图片来源:KIST

韩国科学技术研究院(KIST)研究人员通过最大限度地提高灵活性和传热效率,开发出了具有高发电性能的柔性热电器件。研究组还提出了通过印刷等自动化工艺进行批量生产的计划。

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该合作研究小组由首尔大学软混合材料研究中心的郑承俊博士和首尔大学电子计算机工程系的洪永泽教授领导。

热电装置利用材料两端温差产生的电压转换能量;它能够将工业废热等热能转化为日常生活中使用的电能。现有的热电器件是刚性的,因为它们是由坚硬的金属基电极和半导体组成的,阻碍了来自不均匀表面的热源的充分吸收。因此,最近人们积极研究开发柔性热电器件,该器件能够与人体皮肤等各种热源密切接触产生能量热水管道

“这项研究表明,使用外部热源来操作高温传感器手套等实际可穿戴设备是可能的。今后,我们将开发一种仅凭体温就能操作可穿戴设备的柔性热电平台。”

郑博士补充说:“这项研究的功能复合材料、热电器件平台和高产量自动化工艺将有助于未来无电池可穿戴设备的商业化,这是我们的研究成果的重要意义。”

KIST设备利用体温收集能量
图片:基斯

现有的用于柔性热电器件研究的基板,由于热导率很低,其传热效率很低。由于缺乏灵活性,它们的吸热效率也很低,在与热源接触时形成一层隔热层,例如空气。为了解决这一问题,基于有机材料的高柔性热电器件一直在开发中,但由于其性能明显低于现有的基于无机材料的刚性热电器件,因此在可穿戴设备上的应用并不容易。

研究组通过将无机材料为基础的高性能热电器件连接到由银纳米线组成的可拉伸衬底上,提高了热电器件的灵活性,同时降低了热电器件的电阻。这种新装置表现出优异的灵活性,因此即使在弯曲或拉伸时也能稳定运行。此外,在可拉伸衬底内部插入具有高导热性的金属颗粒,使传热能力提高了800% (1.4 W/mK),发电能力提高了3倍以上。

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该设备可以作为工业现场的高温传感器,也可以利用汽车内外的温差作为自动驾驶的无电池距离探测传感器。因此,该设备有望解决基于电池的传感器系统的电源问题,该系统在高温环境下存在爆炸风险。

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山姆·德雷柏()是在线编辑WT |可betway体育开户穿戴技术专注于运动和健身领域,但也对市场上任何新的生活方式小工具充满热情。可以通过以下方式联系Sam。