Южная Корея: Исследователи разработали термоэлектрический генератор для устройств носимой электроники

24

Исследователям Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) удалось разработать гибкий термоэлектрический генератор, который может преобразовывать тепло, выделяемое человеческим телом, в электроэнергию. Специальное устройство, которое в ближайшем будущем может найти применение в спортивных браслетах, кардиомониторах, “умных” очках и других носимых компьютерах, разработано командой исследователей KAIST, возглавляемой профессором электротехники Бёном Джином Чо.

Разработанное исследователями устройство представляет собой гибкий термоэлектрический генератор, встроенный в стеклоткань. Отмечается, что технология, разработанная исследователями KAIST, позволяет решить две основные проблемы, свойственные генераторам подобного типа: термоэлектрические генераторы на базе органических материалов в составе полимеров являются гибкими, но производят недостаточно электроэнергии, тогда как термоэлектрические генераторы на базе неорганических материалов могут обеспечить достаточно большое количество электроэнергии, но отличаются жесткой конструкцией и не очень удобны в использовании.

Созданная профессором Бёном Джином Чо и его командой стеклоткань является очень гибкой – радиус изгиба может достигать 20 мм. При этом термоэлектрический генератор в состоянии вырабатывать достаточно большое количество электроэнергии.

Добиться подобных результатов исследователям удалось благодаря синтезированным из термоэлектрических материалов суспензиям теллурида висмута (Bi2Te3) и теллурида сурьмы (Sb2Te3), которые нанесены на стеклоткань с помощь технологии трафаретной печати. Проникнувшие в структуру волокон ткани суспензии образовывают слой термоэлектрических материалов толщиной несколько сотен микрон, в результате чего сотни точек как теллурида висмута, так и теллурида сурьмы, равномерно распределяются по определенной площади поверхности стеклоткани.

Подобный подход позволяет исключить необходимость в тонких подложках из сторонних материалов, таких как керамика или оксид алюминия, которые зачастую используются в неорганических термоэлектрических генераторах с целью минимизации потерь тепловой энергии и повышения выходной мощности устройства. Габаритные размеры созданного исследователями генератора составляют 10х10 см. Устройству под силу производить около 40 мВт электроэнергии при разнице температур в 31 градус по Фаренгейту между кожей человека и окружающей средой.

“В нашем случае стеклоткань выступает в роли верхней и нижней подложек, удерживающих неорганические термоэлектрические материалы. Это достаточно революционный подход в проектировании генераторов. Данная технология позволяет значительно уменьшить массу самого генератора (примерно 0,13г/см2), которая является ключевым параметром при проектировании устройств носимой электроники”, – рассказывает профессор Чо. – “Наша технология представляет собой простой и эффективный способ производства максимально гибкого и легкого термоэлектрического генератора. Мы ожидаем, что она найдет широкое применение во многих областях. К примеру, в автомобилестроении, авиационной промышленности и разных производствах, где огромные объемы тепловой энергии растрачиваются впустую”. Технология была детально описана в статье “Носимые термоэлектрические генераторы на стеклоткани”, опубликованной в журнале Energy & Environmental Science. (Новости/NovostIT)