Нетоксичные гибкие преобразователи энергии могут питать носимые устройства

Широкое разнообразие портативной и носимой электроники стало большой частью нашей повседневной жизни, поэтому группа исследователей из Стэнфордского университета задалась вопросом, можно ли получать электроэнергию из отходящего тепла, которое существует вокруг нас.


Дальнейшее вдохновение пришло из желания в конечном итоге изготовить устройства преобразования энергии из тех же материалов, что и сами активные устройства, чтобы они могли стать неотъемлемой частью всей системы. Сегодня источники питания многих биомедицинских наноустройств производятся от батарей нескольких типов, которые необходимо отделить от активной части систем, что не идеально.

В Письма по прикладной физикеиз AIP Publishing исследователи сообщают о разработке и производстве термоэлектрических устройств с одностенными углеродными нанотрубками на гибких полиимидных подложках в качестве основы для носимых преобразователей энергии.

«Углеродные нанотрубки – это одномерные материалы, известные своими хорошими термоэлектрическими свойствами, что означает развитие на них напряжения в температурном градиенте», – сказал Эрик Поп, профессор электротехники и материаловедения. «Проблема заключается в том, что также обладают высокой теплопроводностью, а это означает, что на них трудно поддерживать температурный градиент, и их было трудно собрать в термоэлектрические генераторы по низкой цене».

Группа использует печатные сети из углеродных нанотрубок для решения обеих задач.

«Например, спагетти-сети из углеродных нанотрубок имеют гораздо более низкую теплопроводность, чем углеродные нанотрубки, взятые отдельно, из-за наличия в сетях соединений, которые блокируют тепловой поток», – сказал Поп. «Кроме того, прямая печать таких сетей из углеродных нанотрубок может значительно снизить их стоимость при увеличении масштаба».

Термоэлектрические устройства вырабатывают электроэнергию локально, «повторно используя отработанное тепло от личных устройств, бытовой техники, транспортных средств, коммерческих и промышленных процессов, компьютерных серверов, изменяющегося во времени солнечного освещения и даже человеческого тела», – сказала Хе Рён Ли, ведущий автор исследования. ученый.

«Чтобы устранить препятствия для крупномасштабного применения термоэлектрических материалов – токсичность, дефицит материалов, механическую хрупкость – предлагают отличную альтернативу другим широко используемым материалам», – сказал Ли.

Подход группы демонстрирует путь к использованию углеродных нанотрубок с печатными электродами на гибких полимерных подложках в процессе, который, как ожидается, будет экономичным для крупносерийного производства. Кроме того, он «экологичнее», чем другие процессы, поскольку в качестве растворителя используется вода и исключаются дополнительные примеси.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments