新型可穿戴發電機將體熱轉為電能

韓國首爾國立大學科學家研發出一款既纖薄又柔韌的“偽橫向熱電發電機”，可利用人體熱量直接發電。這款可穿戴熱電發電機未來有望廣泛應用於智能服裝、健康監測感測器及各類可穿戴電子產品中。相關論文發表於最新一期《科學進展》雜誌。

熱電發電機可將溫差轉化為電能，無需電池即可供電，被視為可穿戴電子設備的下一代理想能源。薄膜型熱電發電機輕巧柔軟，能舒適貼合皮膚或衣物，但也面臨一大難題：此類熱電發電機需要利用溫差來發電，當它平貼於皮膚時，體熱會直接穿透薄膜散入空氣，就像熱量穿過一張薄紙，整個裝置幾乎形不成溫差，發電自然無從談起。

以往，科學家嘗試將器件彎折或做成三維柱狀結構來克服這一瓶頸，卻要犧牲薄膜的厚度與柔軟性，削弱了其作為柔性設備的天然優勢。

面對這一挑戰，團隊另闢蹊徑，從根本上改變了熱流的走向。他們在可拉伸矽橡膠基板的特定區域摻入導熱銅納米顆粒，使同一塊基板內同時擁有高熱導區與低熱導區，構築出“雙導熱性基板”。當熱電半導體被置於溫度交界處時，來自皮膚的熱量不再垂直逸散，而是沿高熱導區橫向流動，從而在基板表面形成溫區與涼區，即便在薄膜結構中也保留了有效溫差，實現穩定發電。

借助這一思路，團隊首次證明，僅通過改變基板內部熱流方向，就可在薄膜中維持溫差並發電。他們將這項技術命名為“偽橫向熱電發電機”，因其結構上類比了傳統橫向熱電效應。

這款可穿戴熱電發電機即使在完全平坦的狀態下，也能將體熱轉化為電能，無需彎曲或借助任何立體結構。此外，它採用油墨印刷工藝製造，兼具柔韌性和可擴展性，尺寸與形狀可自由設計，且能像拼裝積木一樣靈活擴展。

水 登