Розумні годинники наступного покоління можуть працювати від тепла тіла завдяки новому матеріалу
в iCases Blog
Дослідники подолали проблему продуктивності, розробивши губчастий термоелектричний матеріал, який утримує тепло, пропускаючи при цьому електрику, прокладаючи шлях для електроніки з автономним живленням.
Більше 60% енергії, що виробляється у світі, втрачається у вигляді тепла. Щоб зупинити цю втрату, команда дослідників із Інститут хімії Китайської академії наук розробила надзвичайно гнучкий матеріал, який перетворює тепло безпосередньо на електрику без шкідливих викидів. Опубліковане в журналі Science дослідження описує новий ієрархічно-пористий термоелектричний полімер, який може забезпечувати постійне живлення для носимих пристроїв, наприклад смарт-годинників, використовуючи різницю температур навколишнього середовища, зокрема тепло тіла людини.
Щоб такі матеріали працювали ефективно, вони повинні добре проводити електрику та водночас мінімізувати втрату тепла. Звичайні гнучкі пластики з цим завданням справляються погано. Дослідники вирішили проблему, змішавши полімер із спеціальним розділювальним агентом, який потім видаляли, залишаючи мережу невпорядкованих мікроскопічних і нано-отвірів. Ця губчаста структура фізично блокує мікроскопічні коливання, що зазвичай переносять тепло через матеріал, і дозволяє зменшити втрату тепла на 72%.
Одночасно вузькі простори всередині пористої структури змушують молекули полімеру щільніше та акуратніше упакуватися, ніж зазвичай. Така структурна організація створює високоефективні канали для руху електричних зарядів, підвищуючи електричну провідність щонайменше на 25%.
Розділивши потік тепла та електричний потік, оптимізована плівка досягла рекордної ефективності — показник термоелектричної якості (thermoelectric figure-of-merit) склав 1,64 при температурі близько 70°C. Це встановлює новий світовий стандарт, перевищуючи попередній рекорд серед полімерів (1,28) і навіть обганяючи гнучкі неорганічні матеріали.
