軟性穿戴式熱電裝置可用體熱發電

作者 : University of Washington

美國華盛頓大學(University of Washington;UW)的研究人員開發了一種創新的解決方案:號稱首創的軟性穿戴式熱電裝置,可將體熱轉化為電能。該裝置柔軟且可拉伸,並兼具堅固且高效率。

從健康和健身追蹤器到虛擬實境(VR)裝置,穿戴式電子產品已成為日常生活的一部份,但要找到能持續為這些裝置供電的方法仍是一項挑戰。

美國華盛頓大學(University of Washington;UW)的研究人員開發了一種創新的解決方案:號稱首創的軟性穿戴式熱電裝置,可將體熱轉化為電能。該裝置柔軟且可拉伸,並兼具堅固且高效率。

該團隊於近期的《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊上發表了這些發現。

UW機械工程助理教授 Mohammad Malakooti 說:「如果我們採集這些熱能,就會是100%的收益,否則這些熱能就會浪費在周圍環境中。因為我們想將這種能量用於自供電的電子裝置,所以需要更高的電源密度。」

「因此,我們利用增層製造的方式,製造了可拉伸的電子產品,提高其效率並使其無縫整合至穿戴式裝置中,解決了基礎研究的問題。」

即使在30%的應變下進行了15,000多次拉伸週期後,研究人員的原型裝置仍保持完整功能,對於穿戴電子裝置和軟性機器人來說,這是非常理想的功能。相較於以往的可拉伸熱電發電機,該裝置的功率密度也提高了 6.5 倍。

為了製造這種軟性裝置,研究人員以3D列印了每一層都具有工程功能和結構特性的複合材料。填充材料中含有液態金屬合金,可提供高導電性和導熱性,從而解決了以前裝置的限制,包括無法拉伸、低效的熱傳遞和複雜的製造製程。

研究團隊還嵌入了空心微球(hollow microsphere),將熱量引導至核心層的半導體,並減輕了裝置的重量。

研究人員指出,這些裝置可以列印在可拉伸的紡織面料和曲面上,顯示未來的裝置能夠應用於服裝和其他物體。

Malakooti說:「這項研究的一個獨特之處在於涵蓋了完整的範圍,從材料合成到元件製造和表徵,這讓我們可以自由地設計新材料,並在設計過程中的每一步發揮創造力。」

本文原刊登於EDN China網站,夏菲編譯

加入LINE@,最新消息一手掌握!

發表評論