北卡羅萊納州立大學(xué)的工程師展示了一種靈活的設(shè)備，該設(shè)備可以從人體收集熱能以監(jiān)測健康狀況。該設(shè)備超越了所有其他將人體熱量用作唯一能源的柔性收割機(jī)。

在《應(yīng)用能源》上發(fā)表的一篇論文中，北卡羅來納州立大學(xué)的研究人員報告說，他們在2017年首次報告了柔性人體采暖器的顯著改進(jìn)。這些采暖器利用人體產(chǎn)生的熱能為可穿戴技術(shù)提供動力，例如可以測量您的心率的智能手表，血氧，葡萄糖和其他健康參數(shù)-無需為電池充電。該技術(shù)依賴于管理將熱能轉(zhuǎn)換為電能的剛性熱電收集器的相同原理。

與可穿戴技術(shù)一起使用時，非常需要符合人體的柔性收割機(jī)。北卡羅來納州立大學(xué)電氣與計算機(jī)工程學(xué)教授，論文的相應(yīng)作者M(jìn)ehmet Ozturk提到與柔性設(shè)備的良好皮膚接觸以及對設(shè)備佩戴者的人體工程學(xué)和舒適性考慮，這是建造柔性熱電發(fā)電機(jī)的核心原因，或TEG。

但是，柔性收割機(jī)的性能和效率目前遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于剛性設(shè)備，后者在將人體熱量轉(zhuǎn)化為可用能量方面具有卓越的能力。

Ozturk說：“本文報道的柔性設(shè)備明顯優(yōu)于迄今為止報道的其他柔性設(shè)備，并且接近剛性設(shè)備的效率，這非常令人鼓舞。”

最初在2017年報道的概念驗證TEG采用了半導(dǎo)體元件，這些半導(dǎo)體元件使用由EGaIn(鎵和銦的無毒合金)制成的液-金屬互連串聯(lián)電連接。EGaIn提供了類似金屬的導(dǎo)電性和可拉伸性。整個裝置嵌入可拉伸的有機(jī)硅彈性體中。

升級后的設(shè)備采用相同的架構(gòu)，但是它大大改善了先前版本的熱工學(xué)，同時增加了負(fù)責(zé)將熱量轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體元件的密度。改進(jìn)之一是改進(jìn)的有機(jī)硅彈性體(本質(zhì)上是一種橡膠)，它封裝了EGaIn互連。

Ozturk說：“關(guān)鍵是使用摻有石墨烯薄片和EGaIn的高導(dǎo)熱硅酮彈性體。” 彈性體提供抗刺穿的機(jī)械強(qiáng)度，同時改善了設(shè)備的性能。

他說：“使用這種彈性體可以使我們的導(dǎo)熱率(傳熱率)提高六倍，從而改善了橫向熱量的傳播。”

Ozturk補(bǔ)充說，該技術(shù)的優(yōu)勢之一是它消除了設(shè)備制造商開發(fā)新的柔性熱電材料的需求，因為它采用了與剛性設(shè)備中使用的完全相同的半導(dǎo)體元件。Ozturk說未來的工作將集中在進(jìn)一步提高這些柔性設(shè)備的效率上。