体热发电:晃动手臂即可给手机充电


欧洲足球赛事 注:未来似乎不仅仅是属于智能设备的,而且是可穿戴智能设备的。但问题是,这些设备需要经常充电,所以就不太方便了。那么能不能用人体的热量来发电呢?

人体无时不刻都在产生能量以供正常运转,但是电子器件却无法自给自足,总是面临没电的处境。于是科学家们开动脑筋,尝试让人体这座大发电站也为电子设备供能。例如,运动产生的动能可以集中起来给电池充电,助力沙场出奇功;体热发电机(TEG)可以汲取体热的能量给手电筒或可穿戴设备供电。现在,北卡罗莱纳州立大学(NCSU)的研究人员发明了一种新型可穿戴式体热发电装置,比传统的TEG更轻、更舒适、更高效。

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TEG利用穿戴者的皮肤与空气之间的温度差来获取能量,虽然听起来非常的高大上,但传统的热量接收器模块都具有笨重、庞大的特点,其产电功率只有每平方米一微瓦(μW/cm2)左右。而NCSU研发的这款设备不仅发电效率最高可达到20 μW/cm2,佩戴方面还更小巧舒适。NCSU团队将体热发电装置嵌入到T恤和臂章里,充分占据体热发电的重要位置。

NCSU团队改良的这款TEG很小——只有1平方厘米(0.15平方英寸)大小,2毫米(0.08英寸)厚, 具有可折叠的特性,可以像贴纸一样贴在皮肤表面,或者内嵌在衣服里面。在工作时,其热传导层直接和皮肤接触并从中吸收热量。为了防止热量逸散,研究团队还加入了特制的多层高分子聚合物薄膜,使得同一层逸散热量能被另外一层的热传导薄膜吸收。和普通的穿戴TEG一样,这款设备产生的电量其实并不多,但是却足以运行诸如心率检测器等低功率的穿戴设备。

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团队成员Daryoosh Vashaee介绍:“我们的终极目标是将可穿戴技术运用在长期健康检测上,比如心率追踪、体格指标测量以及环境监测(有助于预防哮喘病)。要想实现这个目标,首先得使设备不再受限于电池续航,我们研发的这项技术就使得这个设想变得现实了很多。”

研究人员表示,佩戴在手腕上的TEG效果不尽如人意,因为接触皮肤的表面积有限。嵌入到T恤上的体热发电装置效果非常好,在正常情况下,发电功率为6µW / cm2,而在佩戴者运动时,会高达16µW / cm2。嵌入到臂章上TEG收获了更优良的效果,因为手臂是身体之中产热最多的部位,特别是当运动时,该部位的平均发电功率可以达到20μW/cm2。

如果这项技术能够投入市场,那么手机没电也不用愁啦,晃晃手臂就能开始充电!

原文链接:Body heat-harvesting wearable ups electricity generation efficiency

文献链接:Wearable thermoelectric generators for human body heat harvesting

本文由编辑部丁菲菲提供素材,孟令晓编译,点我加入材料人编辑部

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