Одним из недостатков фитнес-трекеров и других носимых устройств является то, что их батареи со временем разряжаются. Но что, если в будущем носимые технологии смогут использовать тепло тела для своего питания? Исследователи Вашингтонского университета разработали гибкий и прочный электронный прототип, который может собирать энергию тепла тела и превращать ее в электричество, которое можно использовать для питания небольшой электроники, например, батарей, датчиков или светодиодов. Это устройство эластично – оно продолжает функционировать даже после того, как его несколько раз проткнули, а затем растянули в 2 000 раз.
Команда подробно описала новую технологию в статье, опубликованной в журнале Advanced Materials.
«У меня давно была такая идея», – говорит старший автор статьи Мохаммад Малакути, доцент кафедры машиностроения. «Когда вы надеваете это устройство на кожу, оно использует тепло вашего тела для непосредственного питания светодиода. Как только вы надеваете устройство, светодиод загорается. Раньше это было невозможно».
Традиционно гаджеты, использующие тепло для выработки электричества, являются жесткими и хрупкими, но Малакути и его команда удалось создать устройство, которое является очень гибким и мягким, чтобы оно могло соответствовать форме руки человека.
Прибор состоит из трех основных слоев. В центре находятся жесткие термоэлектрические полупроводники, которые выполняют работу по преобразованию тепла в электричество. Они окружены напечатанными на 3D-принтере композитными материалами с низкой теплопроводностью, что улучшает преобразование энергии и снижает вес устройства. Для обеспечения растяжимости, проводимости и электрического самовосстановления полупроводники соединены жидким металлом. Во внешние слои также встроены капли жидкого металла для улучшения теплопередачи и сохранения гибкости, поскольку металл остается жидким при комнатной температуре.
По словам Малакути, помимо носимых вещей, эти устройства могут быть полезны и в других областях. Одна из идей предполагает использование устройств с электроникой, которая нагревается.
«Прибор можно наклеить на электронику и использовать избыточное тепло для питания маленьких датчиков», – говорит Малакути. «Это может быть особенно полезно в центрах обработки данных, где серверы и вычислительное оборудование потребляют значительное количество электроэнергии и выделяют тепло, требуя еще больше электроэнергии для охлаждения. Наши устройства могут улавливать это тепло и использовать его для питания датчиков температуры и влажности. Такой подход более экологичен, поскольку позволяет создать автономную систему, которая контролирует условия и при этом снижает общее потребление энергии. Кроме того, не нужно беспокоиться об обслуживании, замене батарей или прокладке новой проводки».
Устройства работают и в обратном направлении: добавление электричества позволяет им нагревать или охлаждать поверхности, что открывает еще одну возможность для применения.
«Мы надеемся когда-нибудь добавить эту технологию в системы виртуальной реальности и другие носимые аксессуары, чтобы создавать ощущения тепла и холода на коже или повышать общий комфорт. Но мы еще не дошли до этого. Пока мы начинаем с носимых устройств, которые эффективны и долговечны», – говорит Малакути.
[Фото: ru.123rf.com]
