科学家发明新型热电装置 可穿戴收集能量和自我修复

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  热电系统可利用温差来发电,此前已有研究团队将之应用于世界上最小的冰箱、烧火取电、甚至特殊的涂料。不过本文要为大家介绍的,则是由科罗拉多大学科学家们打造的一款“可穿戴式人体热电收集”小装置。除了能够以戒指的形式从人身上收集能量,它甚至可在受损时实施自我修复。

  据悉,新型装置是该校工程团队早期研究的一个延伸。研究团队曾于 2018 年展示一款能够弯折、扭曲和贴合佩戴者体表的电子皮肤,并且嵌入了传感器。

  起初这项技术仅被小心地用于可穿戴计算机,不过它最让人感到激动的一点,就是能够在受损时自我修复。

  显然,这项特性与电子皮肤所采用的特殊聚合物(聚亚胺 / Polyimine)有很大关系。在掺杂了纳米银颗粒之后,材料结构中可形成一种化学键。

  一旦发生了撕裂,受损部位的化学键即可完成自行修复。不同的是,本文介绍的这项新研究,无需像电子皮肤那样,为热电环连接到外部电源。

  取而代之的是,热电环能够利用穿戴者身体与环境的温差实现“自体供电”。该功能由种植在聚亚胺基上的微小热电芯片组成,且微观上通过液态金属线连接。

  研究人员指出,该装置能够通过其覆盖的每平方厘米皮肤产生 1 伏特的电压。虽然数值看起来很小,但足以为智能手表 / 健身追踪器等可穿戴设备供电。

  为了增强输出功率,研究团队也提出了可将之组合形成大面积连接的想法。如果放大到腕带的水平,该装置可产生大约 5V 的电压。

  最后,这种装置还是用了完全可回收的材料来打造,所有组件都能够溶解或分离,后续可通过浸入特殊溶液并投入重新使用。

  论文资深作者、CU Boulder 机械工程系副教授肖建良(音译)表示,他们正在努力改善新装置的制造成本和可靠性,同时尽可能地将对环境的影响降至最低。

  有关这项研究的详情,已经发表在今日出版的《科学进展》(Science Advanced)期刊上。

  原标题为《High-performance wearable thermoelectric generator with self-healing, recycling, and Lego-like reconfiguring capabilities》。

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