北卡羅萊納州立大學(xué)的工程師繼續(xù)提高戴在手腕上的柔性設(shè)備的效率，該設(shè)備從人體收集熱能以監(jiān)測(cè)健康。在npj Flexible Electronics上發(fā)表的一篇論文中，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員報(bào)告說(shuō)，他們?cè)?017年首次報(bào)告并在2020年進(jìn)行了更新，在防止柔性體集熱器中防止漏熱方面取得了顯著進(jìn)步。這些集熱器利用人體的熱能為可穿戴技術(shù)提供動(dòng)力-想一想可以測(cè)量您的心律，血氧，血糖和其他健康參數(shù)的智能手表，這些手表永遠(yuǎn)不需要為電池充電。該技術(shù)依賴于管理將熱能轉(zhuǎn)換為電能的剛性熱電收集器的相同原理。

與可穿戴技術(shù)一起使用時(shí)，非常需要符合人體的柔性收割機(jī)。北卡羅來(lái)納州立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程學(xué)教授，論文的相應(yīng)作者M(jìn)ehmet Ozturk提到了與柔性設(shè)備的良好皮膚接觸以及對(duì)設(shè)備佩戴者的人體工程學(xué)和舒適性考慮，這是建造柔性熱電發(fā)電機(jī)的核心原因或TEG。

但是，柔性收割機(jī)的性能和效率在歷史上一直落后于剛性設(shè)備，后者在將人體熱量轉(zhuǎn)化為可用能量方面具有出色的能力。

最初在2017年發(fā)表的《 NC狀態(tài)概念證明》 TEG使用了半導(dǎo)體元件，這些半導(dǎo)體元件使用由EGaIn(一種鎵和銦的無(wú)毒合金)制成的液-金屬互連串聯(lián)電連接。EGaIn提供了類(lèi)似金屬的導(dǎo)電性和可拉伸性。整個(gè)設(shè)備都嵌入了可拉伸的有機(jī)硅彈性體中。

2020年報(bào)告的升級(jí)設(shè)備采用了相同的架構(gòu)，但顯著改善了先前版本的熱工學(xué)，同時(shí)增加了負(fù)責(zé)將熱量轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體元件的密度。改進(jìn)之一是封裝了EGaIn互連的高導(dǎo)熱硅酮彈性體(本質(zhì)上是一種橡膠)。

最新的迭代將氣凝膠薄片添加到有機(jī)硅彈性體中，以降低彈性體的導(dǎo)熱性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該創(chuàng)新使通過(guò)彈性體的熱泄漏減少了一半。

Ozturk說(shuō)：“添加氣凝膠可阻止熱量從設(shè)備的熱電“腿”之間泄漏。“熱泄漏越高，設(shè)備上產(chǎn)生的溫度越低，這轉(zhuǎn)化為較低的輸出功率。

Ozturk補(bǔ)充說(shuō)：“本文報(bào)道的柔性設(shè)備的性能比我們?cè)?017年報(bào)道的設(shè)備要好一個(gè)數(shù)量級(jí)，并且將繼續(xù)接近剛性設(shè)備的性能。”

Ozturk說(shuō)，NC State獲得專利的技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是，它采用了經(jīng)過(guò)數(shù)十年研究后完善的剛性設(shè)備中使用的相同半導(dǎo)體元素。該方法還為現(xiàn)有的剛性熱電模塊制造商提供了進(jìn)入柔性熱電市場(chǎng)的低成本機(jī)會(huì)。

他補(bǔ)充說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)致力于提高這些柔性設(shè)備的效率。

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