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昆士兰科技大学开发出超薄柔性薄膜 使体热驱动的可穿戴设备更接近现实

发布时间:2024-12-18 18:36:40

据外媒报道,由昆士兰科技大学(QUT)领导的研究团队开发出一种超薄柔性薄膜,可以利用身体热量为下一代可穿戴设备供电,从而无需电池。这项技术还可用于冷却电子芯片,帮助智能手机和电脑更高效地运行。

图片来源:《QUT》

该研究团队的成果发表在期刊《科学》(Science)上,团队负责人Zhi-Gang Chen教授表示,这一突破解决了制造柔性热电设备将体热转化为电能的一大难题。该技术有望为可穿戴电子产品提供可持续能源,并为芯片提供高效的冷却方法。

Zhi-Gang Chen教授表示:“柔性热电设备可以舒适地佩戴在皮肤上,有效地将人体与周围空气之间的温差转化为电能。它们还可以应用于狭小的空间,比如电脑或手机内部,以帮助冷却芯片并提高性能。其他潜在应用还包括个人热管理——人体热量可以为可穿戴的供暖、通风和空调系统供电。然而,灵活性有限、制造复杂、成本高昂和性能不足等挑战阻碍了这些设备达到商业规模。”

该领域的大多数研究都集中在基于碲化铋的热电技术上,碲化铋因其将热量转化为电能的高性能而备受研究人员的重视,这也使其成为心率、温度或运动监测器等低功耗应用的理想选择。

在这项研究中,该研究团队引入了一种经济有效的技术,利用微小晶体或“纳米粘合剂”制造柔性热电薄膜,以形成一层稳定的碲化铋片,从而提高效率和灵活性。

Chen教授表示:“我们创造了一种可打印的A4尺寸薄膜,具有创纪录的高热电性能、出色的灵活性、可扩展性和低成本,是目前最好的柔性热电材料之一。”

该研究团队使用了“溶剂热合成”技术,这是一种在高温高压下在溶剂中形成纳米晶体的技术,并结合了“丝网印刷”和“烧结”技术。丝网印刷方法可以大规模生产薄膜,而烧结法则将薄膜加热到接近熔点,进而将颗粒粘合在一起。

该研究第一作者Wenyi Chen表示:“该技术也可以与其他系统配合使用,例如硒化银热电材料,这种材料可能比传统材料更便宜、更可持续。材料的灵活性表明,我们的方法为推进柔性热电技术的发展提供了广泛的可能性。”

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