3D打印柔性可穿戴设备利用体温发电


从健康监测和健身追踪器到虚拟现实耳机,可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分。美国华盛顿大学研究人员近日在《先进能源材料》杂志上发表论文称,他们首创了一种柔性可穿戴热电装置,可将人体热量转化为电能。该设备具有通常难以组合的特性: 柔软且可拉伸,坚固且高效。

华盛顿大学机械工业助理教授Mohamed Malacudi说: “如果我们收集周围环境中浪费的热能,这是一个100% 的好处。”但是为了将这种能量用于自供电电子设备,需要更高的功率密度。用3D打印制造的可伸缩电子设备可以提高效率,并能够无缝集成到可穿戴设备中。

研究人员创建了一种原型设备,即使在30% 应变下经过15,000多个拉伸循环后,该设备仍保持完整功能,是可穿戴电子产品和柔性机器人的理想选择。与以前的可伸缩热电发电机相比,该设备的功率密度提高了6.5倍。

为了制造这种原型设备,研究人员3D打印了每层具有工程功能和结构特性的复合材料,并填充了具有高导电性和导热性的液态金属合金。这些合金解决了以前设备的局限性,包括无法拉伸、低效率的传热和复杂的制造工艺。该团队还嵌入了中空微球,将热量引导到核心层中的半导体,并减轻了设备的重量。

研究人员表示,他们可以在可拉伸的纺织面料和曲面上打印该设备,这表明未来的设备可以应用于服装和其他物体。这项研究的一个独特之处在于它涵盖了从材料合成到器件制造和表征的整个范围,使研究人员可以自由设计新材料并发挥创造力。

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