工程師研發(fā)一款柔性設(shè)備 可從人體收集熱能來監(jiān)測健康

北卡羅萊納州立大學(xué)的工程師展示了一種柔性設(shè)備，該設(shè)備可以從人體收集熱能來監(jiān)測健康。 該設(shè)備超越了所有其它將人體熱量用作唯一能源的柔性設(shè)備。

在《Applied Energy 》上發(fā)表的一篇論文中，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員報告說，他們在2017年首次報告了柔性人體集熱器的重大改進。集熱器利用人體的熱能為可穿戴技術(shù)提供動力-想想可以測量您的心率的智能手表 、血氧、葡萄糖和其他健康參數(shù)-無需為電池充電。 該技術(shù)依賴于管理將熱能轉(zhuǎn)換為電能的剛性熱電收集器的相同原理。

北卡羅來納州立大學(xué)電氣與計算機工程學(xué)教授，論文的相應(yīng)作者Mehmet Ozturk提到了與柔性設(shè)備良好的皮膚接觸以及對設(shè)備佩戴者的人體工程學(xué)和舒適性考慮，這是設(shè)計柔性集熱器的核心原因。

但是，柔性設(shè)備的性能和效率目前遠遠落后于剛性設(shè)備，后者在將人體熱量轉(zhuǎn)化為可用能量方面能力卓越。

Ozturk說：“本文報道的柔性設(shè)備明顯優(yōu)于迄今為止報道的其他柔性設(shè)備，并且接近剛性設(shè)備的效率，這非常令人鼓舞。”

最初在2017年報道的概念驗證TEG使用了半導(dǎo)體元件，這些半導(dǎo)體元件使用由EGaIn（一種鎵和銦的無毒合金）制成的液體-金屬互連串聯(lián)電連接。EGaIn提供了類似金屬的導(dǎo)電性和可拉伸性。 整個裝置嵌入可拉伸的有機硅彈性體中。

升級后的設(shè)備采用相同的體系結(jié)構(gòu)，但它顯著改善了先前版本的熱工學(xué)，同時增加了負責(zé)將熱量轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體元件的密度。 改進之一是改進的有機硅彈性體-本質(zhì)上是一種橡膠-封裝了EGaIn互連。

Ozturk說：“關(guān)鍵是使用摻有石墨烯薄片和EGaIn的高導(dǎo)熱硅酮彈性體?！?彈性體提供抗刺穿的機械強度，同時改善了設(shè)備的性能。 他說：“使用這種彈性體可使我們將導(dǎo)熱率（傳熱率）提高六倍，從而改善了橫向熱量的傳播。”

Ozturk補充說，該技術(shù)的優(yōu)勢之一是它消除了設(shè)備制造商開發(fā)新的柔性熱電材料的需求，因為它采用了與剛性設(shè)備中使用的完全相同的半導(dǎo)體元件。? Ozturk說，未來的工作將集中在進一步提高這些柔性設(shè)備的效率上。