フィットネス トラッカーやその他のウェアラブル デバイスの欠点の 1 つは、最終的にバッテリーが切れてしまうことです。しかし、将来、ウェアラブル テクノロジーが体温を利用して電力を供給できるようになったらどうなるでしょうか?

ウィスコンシン大学の研究者は、エネルギーを収集できる柔軟で耐久性のある電子プロトタイプを開発しました。体温そしてそれを電気に変えて、バッテリー、センサー、LEDなどの小型電子機器に電力を供給するために使用できます。この装置は弾力性もあり、数回穴を開けて 2,000 回引き伸ばした後でも機能します。

チームはこれらのプロトタイプについて論文で詳しく説明しました出版された8月30日先端材料。

「私はずっと前にこのビジョンを持っていました」と主著者であるウィスコンシン大学機械工学助教授のモハマド・マラクーティ氏は語った。「このデバイスを肌に貼ると、体温を利用して LED に直接電力を供給します。デバイスを装着するとすぐに LED が点灯します。これは以前は不可能でした。」

従来、熱を利用して電気を生成するデバイスは硬くて脆いものでしたが、マラコーティ氏とチームは以前、人の腕の形状にフィットできるように柔軟性が高く柔らかいデバイスを作成しました。

このデバイスはゼロから設計されました。研究者らは、材料とデバイス構造の最適な組み合わせを決定するためのシミュレーションから開始し、その後、ほぼすべてのコンポーネントを実験室で作成しました。

3 つの主要な層があります。中心には硬い熱電素子があります半導体熱を電気に変換する働きをします。これらの半導体は、3D プリントされた複合材料で囲まれています。熱伝導率が低い、エネルギー変換を強化し、デバイスの重量を軽減します。

伸縮性、導電性、電気的自己修復機能を提供するために、半導体は印刷された液体金属トレースで接続されています。さらに、液体金属の液滴が外層に埋め込まれており、改善されています。熱伝達金属は室温で液体のままであるため、半導体に衝撃を与え、柔軟性を維持します。半導体を除くすべてはマラクーティの研究室で設計、開発されました。

ウェアラブルに加えて、これらのデバイスは他の用途にも役立つ可能性があるとマラコーティ氏は述べた。アイデアの 1 つは、これらのデバイスを熱くなる電子機器と一緒に使用することです。

「これらを温かい電子機器に貼り付け、その余剰熱を利用して小型センサーに電力を供給することを想像できるでしょう」とマラクーティ氏は言う。「これは特に役立つ可能性がありますデータセンターサーバーやコンピューティング機器は大量の電力を消費し、熱を発生するため、冷却するためにさらに多くの電力が必要になります。

「当社のデバイスはその熱を捕捉し、温度と湿度のセンサーに電力を供給するために再利用できます。このアプローチは、全体的な熱量を削減しながら状態を監視するスタンドアロン システムを作成するため、より持続可能です。」エネルギー消費。さらに、メンテナンス、電池交換、新しい配線の追加について心配する必要はありません。」

これらのデバイスは逆の動作も行い、電力を追加すると表面を加熱または冷却できるため、アプリケーションに別の道が開かれます。

「私たちはいつかこのテクノロジーを仮想現実システム皮膚に熱い感覚や冷たい感覚を与えたり、全体的な快適さを高めたりするためのその他のウェアラブル アクセサリーです」とマラクーティ氏は語った。今のところ、効率的で耐久性があり、温度フィードバックを提供するウェアラブルから始めています。」