Инженеры из Университета штата Северная Каролина (США) продемонстрировали гибкое устройство, которое собирает тепловую энергию от человеческого тела и заряжает ей носимые устройства для мониторинга здоровья – например, «умные» часы, которые измеряют частоту пульса, уровень глюкозы или кислорода в крови, сообщает пресс-служба университета. О своей разработке ученые сообщили в журнале Applied Energy.
Новое устройство превосходит другие гибкие «нательные генераторы», которые используют тепло тела в качестве единственного источника энергии. Технология основана на тех же принципах, что и жесткие термоэлектрические генераторы, которые преобразуют тепло в электрическую энергию.
Идея гибких термоэлектрических генераторов (ТЭГ) была реализована еще в 2017 году, но эти устройства сегодня работают не так эффективно, как их жесткие аналоги. Новые же гибкие ТЭГ составят конкуренцию жестким нательным аккумуляторам.
Новые модели построены точно так же, как старые. Гибкие ТЭГ включают в себя полупроводниковые элементы, которые электрически соединены с помощью жидкометаллических соединений из EGaIn – нетоксичного сплава галлия и индия. EGaIn обеспечивает как металлическую электропроводность, так и растяжимость. Само устройство встроено в эластичный силиконовый эластомер (тип резины).
Что изменилось в новых гибких ТЭГ? Во-первых, увеличилась плотность полупроводниковых элементов, отвечающих за преобразование тепла в электричество. Во-вторых, был использован силиконовый эластомер с высокой теплопроводностью, в который были включены графеновые хлопья и EGaIn. Эластомер обеспечивает механическую устойчивость к проколам, улучшая при этом производительность устройства.
«Использование этого эластомера позволило нам в шесть раз повысить теплопроводность – скорость теплопередачи, – что позволило улучшить распространение тепла по бокам устройства», – отмечают авторы работы.
[Фото: PHOTO COURTESY OF MEHMET OZTURK, NC STATE UNIVERSITY]
