Revoluce pro nositelnou elektroniku: Nový generátor ji nabije jen z tělesného tepla a je ultratenký

Nositelné elektronické přístroje jsou stále silně závislé na bateriích, což omezuje jejich velikost a plynulé začlenění do každodenního života.

Nositelné elektronické přístroje jsou stále silně závislé na bateriích, což omezuje jejich velikost a plynulé začlenění do každodenního života. Vědci z Inženýrské fakulty Soulské národní univerzity nyní představili způsob, jak generovat energii přímo z tělesného tepla pomocí tenkého, flexibilního zařízení, které funguje zcela v ploché formě.

Tým pod vedením profesora Jeonghuna Kwaka se zaměřil na řešení klíčového problému, který dosud brzdil termoelektrické nositelné technologie. Jejich design mění způsob, jakým se teplo pohybuje materiálem, což umožňuje výrobu elektřiny bez přidávání objemu nebo obětování pohodlí. Nově vyvinutý generátor produkuje elektřinu z tělesného tepla, přičemž zůstává tenký, flexibilní a zcela plochý. Průlom nespočívá v přidání objemu, ale v řízení pohybu tepla materiálem. Tento posun by mohl učinit soběstačné nositelné přístroje praktičtějšími pro každodenní použití, od monitorů zdraví po chytré textilie.

Termoelektrické generátory spoléhají na teplotní rozdíly k výrobě elektřiny. V objemných systémech je tento rozdíl snadné udržet. U tenkých nositelných zařízení však mizí. Ploché přístroje umístěné na kůži umožňují teplu procházet přímo a rozptylovat se do vzduchu. To zanechává malý teplotní kontrast a omezuje výrobu energie. Dřívější pokusy zahrnovaly ohýbání zařízení nebo stavbu 3D struktur, což však přidávalo tloušťku a snižovalo pohodlí.

Kwakův tým přistoupil k problému jinak. Místo změny tvaru změnili tok tepla. Navrhli „substrát s dvojí tepelnou vodivostí“, do kterého vložili měděné nanočástice do vybraných oblastí pružné silikonové základny. Tím vytvořili zóny s různými tepelnými vlastnostmi v jediné vrstvě. Teplo se nyní šíří do stran po cestách s vysokou vodivostí, namísto aby unikalo vertikálně. Termoelektrické materiály umístěné mezi těmito oblastmi pak zažívají teplotní rozdíly napříč povrchem, což umožňuje výrobu energie i v tenkém, plochém filmu.

„Tato studie řeší omezení konvenčních tenkých nositelných termoelektrických generátorů prostřednictvím nového strukturálního přístupu, který řídí tok tepla,“ uvedl profesor Jeonghun Kwak. „Její význam spočívá zejména v představení nové termoelektrické platformy schopné generovat teplotní rozdíl při zachování plně planární struktury.“ Zařízení využívá metodu inkoustového tisku, což umožňuje flexibilitu a škálovatelnou výrobu. Výrobci mohou snadno upravovat velikost a uspořádání. Systém funguje bez ohýbání nebo strukturálních změn během používání, což ho činí vhodnějším pro každodenní nošení. Technologie má silný potenciál být použita jako zdroj energie pro širokou škálu nositelných senzorů a elektronických zařízení, které lze připevnit na kůži nebo oblečení. Studie byla publikována v časopise Science Advances.