Смарт-часы нового поколения могут работать от тепла тела благодаря новому материалу

Более 60% мировой энергии теряется в виде отработанного тепла. Чтобы улавливать эту потерянную энергию, исследовательская группа из Института химии при Китайской академии наук создала высокоэластичный материал, который преобразует тепло непосредственно в электричество, не загрязняя окружающую среду. Опубликованный в журнале Science, новый нерегулярный иерархически-пористый термоэлектрический полимер предлагает решение для непрерывного питания носимых устройств, таких как смарт-часы, используя разницу температур окружающей среды, например, тепло тела.

Чтобы эти материалы работали эффективно, они должны хорошо проводить электричество, не допуская при этом утечки тепла. Традиционно гибкие пластики с трудом справляются с этой задачей. Исследователи решили эту проблему, смешав полимер с разделительным агентом, который затем был удален, чтобы создать сеть микроскопических и наноразмерных отверстий произвольной формы. Эта структура, похожая на губку, физически блокирует микроскопические колебания, которые обычно переносят тепло через твердое тело, эффективно снижая теплопотери на 72%.

Одновременно с этим, замкнутое пространство внутри пористой структуры заставляет молекулы полимера собираться вместе гораздо плотнее и аккуратнее, чем обычно. Это улучшенное структурное выравнивание создает высокоэффективные каналы для прохождения электрических зарядов, увеличивая электрическую подвижность по меньшей мере на 25%.

Успешно отделив тепловой поток от электрического, оптимизированная пленка достигла рекордного показателя эффективности - известного как термоэлектрический коэффициент полезного действия - 1,64 при температуре около 70 градусов Цельсия. Это установило новую планку, превзойдя предыдущий полимерный рекорд в 1,28 и даже превзойдя гибкие неорганические материалы. В отличие от традиционных высокоэффективных материалов, требующих сложной подготовки, эта новая пленка, по словам исследователей, может быть изготовлена в больших масштабах и по низкой цене с помощью простой техники распыления, напоминающей печать газеты.