Сегодня 20 мая 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Зебры вдохновили учёных на создание эластичного генератора энергии, который можно носить на теле

Бытовая электроника и техника, да и сами люди выделяют тепло, которое обычно просто рассеивается в окружающей среде. Термоэлектрические генераторы (ТЭГ), которые преобразуют разницу температур в электричество известны давно, но теперь исследователям удалось создать на основе полимера мягкий и эластичный термоэлектрический генератор, который к тому же сможет полностью разлагаться под воздействием окружающей среды.

 Источник изображения: Korea university

Источник изображения: Korea university

В отличие от традиционных термоэлектрических устройств, новый генератор можно будет легко интегрировать на тканевую основу, что позволяет создавать носимые на теле датчики, работающие от тепла, или одноразовые маски для лица, которые способны измерять температуру.

В ТЭГ поток зарядов между горячими и холодными областями приводит к появлению разницы потенциалов и генерированию электрического тока. Такие генераторы изготавливают различными способами из разных материалов. Обычно это устройство, одна сторона которого остаётся холодной, а другая соприкасается источником тепла.

Поскольку они представляют собой полупроводниковые устройства без движущихся частей, ТЭГ требуют минимального обслуживания и весьма долговечны. До сих пор такие устройства изготавливались из сравнительно дорогих и, порою, токсичных полупроводниковых материалов, таких как теллурид висмута и теллурид свинца, и в основном находили применение в нишевых приложениях, таких как космические корабли и спутники. Например, недавно команда учёных разработала способ получения электричества в космосе, поместив материал, излучающий тепло в космическое пространство, поверх материала, поглощающего тепло из воздуха внутри космического аппарата.

Исследователи давно стремились снизить стоимость и повысить эффективность ТЭГ, однако материалы и конструкции, используемые до сих пор для изготовления ТЭГ, «могут привести к созданию сложного и неэффективного ТЭГ, который будет громоздким и трудным для установки с другими компонентами», — говорит Янг Мин Сонг (Young Min Song), профессор электротехники и информатики в корейском институте науки и техники.

Сонг и его коллеги решили отказаться от традиционного «двухстороннего» подхода. Вместо этого они используют узор, вдохновлённый полосками зебры, чтобы создать между этими самыми полосками разницу температур, которая достаточно велика для производства электроэнергии. На белый лист, сделанный из эластичного и биоразлагаемого полимера поликапролактона, который обычно используется для хирургических имплантатов и шовного материала, равномерно наносятся полосы чёрного полимера. Белые полосы отражают солнечный свет и излучают тепло в инфракрасном диапазоне, а чёрные, наоборот, поглощают. Таким образом, чередующиеся чёрные и белые полосы создают горячие и холодные области на эластичной полимерной основе.

 Источник изображения: Korea university

Источник изображения: Korea university

Этот полосатый лист помещён поверх так называемой «кремниевой наномембраны». Она представляет собой массив из полупроводниковых нанопроводников волнообразной формы, за счёт чего они могут растягиваться, не ломаясь.

При тестировании на открытом воздухе в солнечный день, белые полосы стали на 8 °C холоднее, а чёрные на 14 °C теплее температуры окружающего воздуха, создав максимальную разницу температур в 22 °C. Нанопроводники преобразовывали эту разницу температур в электрическую энергию, генерируя максимальную мощность около 6 микроватт на квадратный метр (мкВт/м²).

По словам Сонга, этого достаточно для работы датчиков с низким энергопотреблением, но, безусловно, ниже идеала для коммерческих приложений. Использование более термоэлектрически эффективных материалов, увеличило бы выходную мощность, но главные преимущества устройства — дешевизна, эластичность и биоразлагаемость — были бы утрачены.

 Источник изображения: Korea university

Источник изображения: Korea university

«Даже когда образец был растянут примерно в 1,3 раза, производительность генерации сохранилась», — утверждает Сонг. В лаборатории устройство полностью растворилось на безвредные побочные продукты за 35 дней при помещении в солевой раствор. По словам Сонга, такая деградация в естественной среде займёт больше времени.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Вечерний 3DNews
Каждый будний вечер мы рассылаем сводку новостей без белиберды и рекламы. Две минуты на чтение — и вы в курсе главных событий.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Кибершпионаж на дне океана: США заподозрили Китай в краже данных через морские интернет-кабели 13 мин.
«Пять лет разработки пролетели как один миг»: стратегия Songs of Conquest в духе «Героев Меча и Магии» попрощалась с ранним доступом и взяла курс на консоли 15 мин.
Microsoft представила Recall — функцию записи всех действий пользователя в Windows 11 24 мин.
Флибустьеры поневоле: в 2024 году почти три четверти российских игроков оказались пиратами 3 ч.
«Образ Джокера на Железном троне останется со мной навсегда»: релизный трейлер MultiVersus взбудоражил фанатов перед воскрешением игры 4 ч.
Подписка требует жертв: инсайдеры предупредили о подорожании Game Pass из-за Call of Duty 5 ч.
OpenAI отключила в ChatGPT голос Sky в из-за удивительного сходства с голосом Скарлетт Йоханссон 6 ч.
Google обвинила Microsoft в неспособности защитить клиентов от кибератак 6 ч.
Опубликованы первые тесты видеокарт в бенчмарке 3DMark Steel Nomad, который выйдет завтра 6 ч.
Гендиректор Take-Two: Rockstar постарается выпустить GTA VI без багов, но это не главное 9 ч.
Microsoft представила ноутбук Surface Laptop на Arm-процессоре Snapdragon X Elite с автономностью до 22 часов 58 мин.
Antec выпустит портативную приставку Core HS — это переименованная и подешевевшая AyaNeo Slide 2 ч.
Microsoft отказалась от AI PС и представила Copilot Plus PC — ИИ-ноутбуки будущего 2 ч.
NASA доставит на Марс европейский ровер «Розалинд Франклин» вместо «Роскосмоса» 3 ч.
FPGA с HBM2e: AMD без лишнего шума выпустила ускоритель Alveo V80 стоимостью всего $9,5 тыс. 4 ч.
Asus выпустила первый в мире WOLED-монитор с глянцевым экраном без бликов — 26,5-дюймовый ROG Strix OLED XG27AQDMG 4 ч.
HMD Global готовит смартфон с дизайном легендарного Nokia Lumia 920 4 ч.
В погоне за ИИ: большинство строящихся в Северной Америке ЦОД арендуют ещё до того, как они готовы, несмотря на рост цен 5 ч.
Глава Asus: эволюция ИИ ПК пойдёт сложным путём 6 ч.
На память HBM к концу года придётся 35 % производства DRAM по передовым техпроцессам 6 ч.