Электричество больше не нужно: создан гаджет, который питается за счет тепла

Исследователи из Вашингтонского университета разработали носимое устройство, которое может использовать тепло тела для выработки собственной энергии. Об этом сообщает Interesting Engineering.

Фитнес-трекеры и другие носимые устройства становятся все более популярными, но они часто сталкиваются с общей проблемой: временем автономной работы. Новое устройство работает на энергии от тепла человеческого тела и решает эту проблему.

Несмотря на маленький размер разработки, вырабатываемое гаджетом электричество может использоваться для питания различных небольших электронных устройств, включая батареи, датчики или светодиоды.

"Когда вы надеваете это устройство на кожу, оно использует тепло вашего тела для непосредственного питания светодиода. Как только вы надеваете устройство, светодиод загорается. Раньше это было невозможно" — сообщил Мохаммад Малакути, старший автор и доцент кафедры машиностроения Вашингтонского университета.

Большинство устройств, использующих тепло для выработки электроэнергии, описываются как "жесткие и хрупкие", но этот новый прибор, напротив, очень гибкий и мягкий. Также это помогает ему быть удобным для ношения и даже принимать форму руки человека.

Исследователи начали с проведения обширного моделирования для разработки этого устройства. Это позволило им выяснить оптимальное сочетание материалов и конструкции устройства.

В результате устройство состоит из трех основных слоев: жестких термоэлектрических полупроводников в центре, напечатанных на 3D-принтере композитов вокруг них и затем напечатанных жидкометаллических дорожек, соединяющих полупроводники.

При этом термоэлектрические полупроводники превращают тепло в электричество, а материалы, напечатанные на 3D-принтере, повышают преобразование энергии, одновременно снижая вес.

Следы жидкого металла обеспечивают растяжимость, проводимость и электрическое самовосстановление. А жидкий металл повышает производительность устройства, улучшая передачу тепла полупроводникам, тем самым улучшая преобразование энергии.

Работники лаборатории Малакути самостоятельно спроектировала и разработала все компоненты устройства, за исключением полупроводников. Эти устройства могут быть полезны не только в портативных устройствах, но и в других областях, например, при использовании их с электроникой, которая генерирует избыточное тепло.

"Это может быть особенно полезно в центрах обработки данных, где серверы и вычислительное оборудование потребляют значительное количество электроэнергии и генерируют тепло, требуя еще больше электроэнергии для их охлаждения. Наши устройства могут улавливать это тепло и повторно использовать его для питания датчиков температуры и влажности. Такой подход более устойчив, поскольку он создает автономную систему, которая контролирует условия, одновременно снижая общее потребление энергии". — добавил Малакути.

Он также объяснил, что будущее многообещающее, но сейчас они сосредоточены на закладке фундамента с помощью эффективных и долговечных носимых технологий. Результаты исследования ученых были опубликованы в журнале Advanced Materials.

"Вы можете представить, как прикрепить их к теплой электронике и использовать это избыточное тепло для питания небольших датчиков" – объяснил Мохаммад Малакути.