研究人员创造了一种电子设备原型，该设备不仅具有柔韧性和耐用性，还能够将体热转化为电能。这个创新设备可以为小型电子产品提供电力，包括电池、传感器和LED灯。值得注意的是，即使在多次被刺穿和拉伸2000次后，该设备仍能保持功能。
健身追踪器和其他可穿戴设备的一个常见问题是其电池最终会耗尽。想象一下，在不久的将来，这些可穿戴技术能够利用体热自行发电！
来自华盛顿大学（UW）的研究人员设计了一种灵活且坚固的电子原型，它从体热中捕获能量，以为电池、传感器或LED等小型设备产生电力。重要的是，这种原型在被多次刺破和拉伸至2000次后仍然能够正常工作。
研究小组在8月30日发表在《先进材料》的论文中分享了他们的发现。
“我早就构思了这个概念，”该论文的主要作者、华盛顿大学机械工程助理教授Mohammad Malakooti说。“一旦将这个设备贴在皮肤上，它就能利用你的体热直接为LED供电。它开启的那一刻，LED就亮了。这种能力以前是无法实现的。”
通常，将热量转化为电能的设备是刚性且脆弱的；然而，Malakooti和他的团队之前开发了一种高度柔韧和柔软的变体，使其能够适应一个人的手臂轮廓。
该设备是从头到尾制作的。研究人员首先使用模拟技术确定最佳的材料和结构组合，然后在实验室几乎制作了所有组件。
原型包含三个主要层次。核心部分具有刚性的热电半导体，负责热转电转换。这些半导体被3D打印的复合材料包围，这些材料具有低热导率，能在降低设备重量的同时增强能量转化。为了增强可拉伸性、导电性和自我修复能力，半导体通过打印的液态金属痕迹连接。此外，液态金属滴被引入外层，以帮助热量向半导体转移，并保持设备的柔韧性，因为金属在室温下保持液态。除了半导体外，所有设计和创建都是在Malakooti的实验室内完成的。
根据Malakooti的说法，这些设备在可穿戴以外的各种应用中可能会很有价值。例如，它们可以与会产生热量的电子设备一起使用。
“你可以将这些设备连接到温热的电子设备上，以利用多余的热量为小传感器供电，”Malakooti解释道。“这对于数据中心尤为有益，因为服务器消耗大量电力并产生热量，而这反过来又需要更多的能源进行冷却。我们的设备可以捕获这些热量，并将其转化为温度和湿度传感器的电源，创造一个在监测条件的同时降低整体能耗的更可持续的系统。此外，不需要维护、更换电池或额外的布线。”
有趣的是，这些设备也可以反向工作——当施加电力时，它们可以加热或冷却表面，这为进一步的潜在使用案例提供了可能。
“有一天，我们希望将这项技术集成到虚拟现实系统和其他可穿戴配件中，以在皮肤上产生温度感知或提高用户舒适度，”Malakooti表示。“然而，我们还没有完全实现。目前，我们专注于制造高效、耐用并能够提供温度反馈的可穿戴设备。”
来自华盛顿大学的机械工程博士生Youngshang Han，以及曾担任华盛顿大学的博士后研究员并现在任职于伊兹密尔理工学院的助理教授Halil Tetik也是共同作者。Malakooti和Han均与华盛顿大学纳米工程系统研究所有关联。这项研究得到了国家科学基金会、Meta和波音公司的资助。
