Zegarki bez baterii: Nowa technologia wykorzystuje cienkie folie do generowania energii elektrycznej z ciepła ciała

Generatory termoelektryczne wytwarzają energię poprzez wychwytywanie różnicy temperatur między ciepłą powierzchnią a chłodniejszym otoczeniem. Chociaż urządzenia te są niezwykle obiecujące pod względem ciągłego zasilania elektroniki do noszenia przy użyciu ciepła ludzkiego ciała, ich produkcja w postaci cienkich, wygodnych folii stanowiła poważne wyzwanie naukowe. Ponieważ folie te są wyjątkowo cienkie, ciepło ciała przechodzi przez nie pionowo prosto do otaczającego powietrza - podobnie jak ciepło uciekające przez pojedynczą kartkę papieru, bez wyraźnych gorących i zimnych sekcji, ograniczając wytwarzanie energii elektrycznej.

W przeszłości inżynierowie omijali ten problem, składając materiały lub budując nieporęczne, trójwymiarowe struktury filarowe, które niestety poświęcały lekki, elastyczny charakter folii. Aby rozwiązać ten problem, zespół badawczy z Seoul National University opracował przełomowe rozwiązanie, które utrzymuje urządzenie całkowicie płaskie. Opisany szczegółowo w czasopiśmie Science Advances, ich nowy "pseudo-poprzeczny generator termoelektryczny" zasadniczo przekierowuje sposób, w jaki przemieszcza się energia cieplna.

Zamiast pozwalać ciepłu uciekać prosto w górę i na zewnątrz, naukowcy zaprojektowali specjalistyczną, rozciągliwą silikonową podstawę. Osadzając przewodzące ciepło nanocząsteczki miedzi tylko w określonych sekcjach tej podstawy, zmuszają ciepło ciała do przepływu na boki wzdłuż materiału. Ten boczny ruch z powodzeniem tworzy sąsiednie ciepłe i chłodne strefy na płaskiej powierzchni. Naśladuje to złożony efekt fizyczny, w którym ciepło i prądy elektryczne poruszają się pod kątem prostym, osiągając użyteczny gradient temperatury wyłącznie dzięki projektowi strukturalnemu.

Ponieważ całe urządzenie jest wytwarzane przy użyciu prostego procesu drukowania atramentowego, pozostaje ono wysoce elastyczne i skalowalne. Komponenty mogą być montowane modułowo, podobnie jak klocki konstrukcyjne, w celu dopasowania do różnych kształtów i rozmiarów. Ta nowa platforma toruje drogę dla nowej generacji samozasilających się inteligentnych urządzeń do noszenia, które wygodnie przylegają do skóry.