Часы без батареек: Новая технология использует тонкие пленки для получения электричества из тепла тела

Термоэлектрические генераторы вырабатывают энергию, улавливая разницу температур между теплой поверхностью и более холодной средой. Хотя эти устройства имеют огромные перспективы для непрерывного питания носимой электроники за счет тепла человеческого тела, их производство в виде тонких, удобных пленок представляет собой серьезную научную проблему. Поскольку эти пленки исключительно тонкие, тепло тела проходит через них вертикально прямо в окружающий воздух - подобно теплу, выходящему через один лист бумаги, без четких горячих и холодных участков, что ограничивает производство электроэнергии.

Исторически сложилось так, что инженеры обходили эту проблему, складывая материалы или создавая громоздкие трехмерные столбчатые структуры, что, к сожалению, приносило в жертву легкую и гибкую природу пленок. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Сеульского национального университета разработала прорывное решение, которое позволяет сохранить устройство абсолютно плоским. Описанный в журнале Science Advances, их новый "псевдотрансверсионный термоэлектрический генератор" фундаментально изменяет способ перемещения тепловой энергии.

Вместо того, чтобы позволить теплу уходить прямо вверх и наружу, исследователи разработали специализированную, растягивающуюся силиконовую основу. Встраивая теплопроводящие медные наночастицы только в определенные участки этой основы, они заставляют тепло тела течь вбок вдоль материала. Это боковое движение успешно создает смежные теплые и холодные зоны по всей плоской поверхности. Это имитирует сложный физический эффект, когда тепловые и электрические потоки движутся под прямым углом, достигая полезного температурного градиента исключительно за счет структурного дизайна.

Поскольку все устройство изготавливается с помощью простого процесса печати на основе чернил, оно остается очень гибким и масштабируемым. Компоненты можно собирать по модульному принципу, подобно строительным блокам, для придания им различных форм и размеров. Эта новая платформа открывает путь к созданию нового поколения автономных умных носимых устройств, которые будут удобно прилегать к коже.