Разработан гибкий термоэлектрогенератор для носимых устройств

Обеспечение стабильного и надежного питания остается одним из важных условий коммерческого внедрения носимых компьютерных устройств — от интеллектуальных очков и часов, до кардиостимуляторов.

Возможным решением может стать разработанный коллективом корейского института KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) чрезвычайно легкий термоэлектрический (ТЭ) генератор на основе стеклоткани.

Он преобразует в электроэнергию тепло человеческого организма, устойчив к изгибу с минимальным радиусом 20 мм и сохраняет неизменный уровень эффективности даже после 120 циклов изгибания в обе стороны.

Термоэлектрогенераторы бывают двух типов: на основе органических и неорганических материалов. Первые используют полимеры, по гибкости, малой массе и совместимости с человеческой кожей идеально подходящие для носимых приложений. К сожалению, такие генераторы имеют низкую выходную мощность. В этом отношении их превосходят неорганические устройства, которые имеют собственные недостатки — жесткую конструкцию, большие объем и массу.

Новая концепция и методика изготовления гибкого неорганического термоэлектрогенератора позволяет минимизировать потери тепловой энергии при максимальном увеличении полезного выхода. Синтезированные в KAIST термоэлектрические материалы n-типа теллурид висмута и p-типа теллурид сурьмы имеют вид вязкой пасты.

Из них на стеклоткани методом шелкографической печати формируют слои толщиной в несколько сот микрон, образованные множеством мельчайших точек, состоящих из смеси ТЭ-материалов обоих типов (p и n).

Такая конструкция позволяет исключить использование толстых подложек из керамики или алюминия, в которых обычно теряется значительная часть тепловой энергии. Массу генератора удалось снизить приблизительно до 0,13 г на квадратный сантиметр.

Как утверждается в статье, опубликованной в онлайновом издании Energy & Environmental Science, устройство KAIST габаритами 10×10 см, выполненное в виде браслета, способно выдавать около 40 мВт электроэнергии при разнице температур между кожей и окружающим воздухом 31ºF.

Авторы указывают, что их технология может применяться не только для питания носимой электроники, но и вообще везде, где происходит утечка тепловой энергии: в автомобилях, на промышленных предприятиях, в самолетах, судах и пр.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365