新型穿戴設備用體溫發電

伴隨着物聯網、雲計算、元宇宙等技術概念興起，智能可穿戴電子產品擁有廣闊的市場前景。從健康監測、健身追蹤器到虛擬現實耳機，可穿戴電子產品已成為我們日常生活的一部分。美國華盛頓大學研究人員日前發佈消息稱，他們首創了一種柔性可穿戴熱電設備，能將體熱轉化為電能。該設備具有通常很難結合起來的特性：既柔軟又可拉伸，既堅固且高效。

美國科羅拉多大學波德分校研究人員去年開發了一種穿戴式元件，這個元件能利用穿戴者身體的自然熱量，將人體當電池用，不需要鋰離子電池。技術上，研究人員將一系列細薄的熱電晶片插入進一種稱為“聚亞胺”的可拉伸複合性材料製成的基座中，當液態金屬線連接這些晶片後，電流就會因此流動。結合這種技術，美國華盛頓大學研究人員最新開發出一種柔性可穿戴熱電設備，同樣能將體熱轉化為電能。華盛頓大學機械工業助理教授馬拉庫迪表示，如果我們將浪費在周圍環境中的熱能收集起來，這就是百分之一百的收益。但要將這種能量用於自供電電子設備，需要更高的功率密度。利用3D打印製造出的可拉伸電子產品，能提高效率並使其無縫集成到可穿戴設備中。

研究人員製造出一種原型設備，即使在百分之三十的應變下進行了一萬五千多次拉伸循環後，仍保持完整功能，這對可穿戴電子設備和柔性機械人非常理想。與以前的可拉伸熱電發電機相比，該設備的功率密度提高了六點五倍。

為製造這種原型設備，研究人員3D打印了在每一層都具有工程化功能和結構特性的複合材料，填充材料含有液態金屬合金，可提供高導電性和導熱性。這些合金解決了以前設備的局限性，包括無法拉伸、低效熱傳遞和複雜的製造工藝等。該團隊還嵌入了空心微球，將熱量引導至核心層的半導體，並減輕了設備的重量。

研究人員表示，他們可將這種設備打印在可拉伸的紡織面料和曲面上，這表明未來的設備可以應用於服裝和其他物體。該研究的一個獨特方面是，它涵蓋從材料合成到器件製造和表徵的整個範圍，這讓研究人員可自由地設計新材料並發揮創造力。不少業內人士表示期待這款新型穿戴設備用體溫發電，並指出如果真的用人體體溫就能為穿戴式裝置供電，那麼能減少鋰離子電池回收對環境造成的污染，相信這項技術將越來越成熟。

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