盡管各種可穿戴電子設(shè)備(例如智能手環(huán))不斷發(fā)展和商業(yè)化，但這些設(shè)備的發(fā)展受到一個(gè)主要限制的制約，因?yàn)樗鼈兘?jīng)常需要充電。然而，韓國(guó)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)新技術(shù)已成為熱門(mén)話題，因?yàn)樗@示出克服可穿戴電子設(shè)備這一限制的巨大潛力。

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究院 (KIST) 宣布，由全北先進(jìn)復(fù)合材料研究所所長(zhǎng) Jin-Sang Kim 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)發(fā)出一種高效柔性熱電裝置，該裝置能夠自主產(chǎn)生一些其運(yùn)行所需的電力來(lái)自體熱。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的設(shè)備具有增強(qiáng)的隔熱能力，通過(guò)將柔性有機(jī)硅化合物 (PDMS) 制造成海綿狀結(jié)構(gòu)，然后將其用作創(chuàng)新性增強(qiáng)設(shè)備性能的框架。

熱電裝置能夠利用裝置兩端的溫差發(fā)電，并且已被用作環(huán)保型發(fā)電機(jī)，例如汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)熱量或發(fā)電廠的廢熱。相反，通過(guò)向熱電裝置供電，可以冷卻裝置的一端，而另一端產(chǎn)生熱量，從而使它們也可用于小型冰箱、車(chē)輛冷卻片和半導(dǎo)體設(shè)備的溫度控制系統(tǒng)。

普通的熱電器件通常具有支撐熱電半導(dǎo)體的剛性陶瓷基板，這使得它們難以在彎曲表面上使用，而在柔性熱電器件中，與陶瓷基板相反，聚合物材料封裝了熱電半導(dǎo)體，從而允許器件彎曲容易地。當(dāng)這種設(shè)備戴在身上時(shí)，可以自動(dòng)發(fā)電，它也有可能用作便攜式空調(diào)。因此，柔性熱電器件在可穿戴電子設(shè)備領(lǐng)域備受關(guān)注。然而，用于生產(chǎn)柔性基板的高分子材料具有高導(dǎo)熱性，因此不能在設(shè)備的兩端阻擋熱量。因此，迄今為止生產(chǎn)的柔性器件存在著無(wú)法與具有剛性基板的商用熱電器件相媲美的致命缺點(diǎn)。

在尋求解決這個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中，KIST 的研究團(tuán)隊(duì)制造了一種海綿狀聚合物材料，首先將有機(jī)硅化合物溶液倒在方糖上，讓溶液凝固，然后將方糖溶解在水中。結(jié)果，當(dāng)方糖溶解時(shí)，方糖所占據(jù)的空間變成了由微小氣泡組成的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的隔熱能力比傳統(tǒng)材料高50%，能夠有效阻擋熱量的傳遞。KIST 的團(tuán)隊(duì)使用這種基板作為支撐框架來(lái)開(kāi)發(fā)一種不會(huì)損失性能的柔性熱電設(shè)備。該團(tuán)隊(duì)的設(shè)備表現(xiàn)出優(yōu)于現(xiàn)有柔性熱電設(shè)備 20% 以上的性能，并與現(xiàn)有的商業(yè)設(shè)備相媲美。研究團(tuán)隊(duì)(包括第一共同作者：Sung-Jin Jung 博士、Joonchul Shin 博士)能夠成功地利用他們的靈活用體溫打開(kāi) LED 燈的裝置。

KIST 全北分部的 Jin-Sang Kim 主任表示：“我們的柔性熱電設(shè)備的效率通過(guò)簡(jiǎn)單、廉價(jià)的過(guò)程提高到與商用熱電設(shè)備相當(dāng)?shù)乃?，該過(guò)程需要將溶液倒在糖上并允許溶液來(lái)鞏固。” 他還評(píng)論說(shuō)，“如果我們使用足夠數(shù)量的熱電設(shè)備，肯定有可能生產(chǎn)出僅依靠體熱工作的智能手環(huán)。”

標(biāo)簽： 可穿戴設(shè)備