Исследователи из Сеульского национального университета представили инновационный носимый источник питания, который преобразует тепло человеческого тела в электроэнергию. Устройство выполнено в виде абсолютно плоской и гибкой пленки, что выгодно отличает его от существующих аналогов.
Принцип работы термоэлектрических генераторов
Работа термоэлектрических генераторов основана на улавливании разницы температур между нагретой поверхностью и окружающей средой. Это перспективное направление для автономного питания носимой электроники, однако создание подобных устройств в виде тонких и удобных пленок сопряжено с техническими трудностями. Из-за крайне малой толщины материалов тепло проходит сквозь них вертикально, уходя в воздух. Это не позволяет создать необходимый для генерации энергии перепад температур, так как на поверхности не формируются четко выраженные горячие и холодные зоны.
Преодоление ограничений конструкции
Ранее инженеры пытались решить эту проблему путем создания громоздких трехмерных конструкций или многослойных «сэндвичей». Такие решения, хоть и эффективны, лишают устройство главного преимущества — легкости и гибкости. Ученые из Сеульского национального университета нашли способ сохранить плоский форм-фактор. Результаты их работы, опубликованные в журнале Science Advances, описывают концепцию «псевдопоперечного термоэлектрического генератора», меняющего логику распространения тепла.
Технология «бокового» потока тепла
Вместо того чтобы позволять теплу рассеиваться вертикально, разработчики создали специальную эластичную силиконовую подложку. В нее внедряются теплопроводящие наночастицы меди в строго определенных местах. Такая структура принуждает тепло от человеческого тела двигаться вбок вдоль поверхности материала. В результате на плоскости образуются смежные зоны с разной температурой, что позволяет достичь полезного градиента без использования объемных компонентов.
Перспективы применения
Технология производства устройства опирается на процесс печати специальными чернилами, что делает его масштабируемым и недорогим. Компоненты можно собирать по модульному принципу, как конструктор, адаптируя размеры и форму генератора под конкретные задачи. Подобное решение открывает широкие возможности для создания нового поколения умных гаджетов, которые будут плотно и комфортно прилегать к коже, обеспечивая себя энергией без использования аккумуляторов.
