Откритие на китайски учени може да доведе до самозареждащи се смартчасовници

Китайски учени създадоха първата в света гумена лента, която може да преобразува телесната топлина в електричество, което потенциално проправя пътя за появата на смартчасовници и други носими устройства, които ще се зареждат автоматично.

Изследователският екип заяви, че материалът съчетава еластичност с ефективно термоелектрично преобразуване. „Досега всички отчетени високопроизводителни термоелектрични материали са постигали само гъвкавост, а не еластичност“, пишат те в статия, публикувана миналия месец в престижното издание Nature.

Носимите устройства понастоящем се нуждаят от обемисти батерии или често зареждане, но изследването отваря перспективата за готов и постоянен източник на енергия, който премахва необходимостта от зареждане. Това се постига въз основа на термоелектричните закони, според които температурните разлики могат да генерират енергия.

Тъй като температурата на човешкото тяло обикновено е около 37 градуса по Целзий, а температурата на околната среда обикновено варира от 20 до 30 градуса, китайският екип се опита да използва температурната разлика и да я преобразува в електрическа енергия.

Термоелектрическите материали се използват от години. Например, сондите за дълбокия космос разчитат на термоелектрически генератор с радиоактивен изотоп, който ги захранва, когато слънчевата енергия не е налична. Според Лей Тинг, учен от Училището по материалознание и инженерство на Пекинския университет и автор на проучването, това са или неорганични материали, които са „твърди като камъни“, или органични материали, които, макар и по-меки, се представят зле, когато се разтягат.

„Ние сме първите в света, които предлагат концепцията за термоелектрична гума“, добави той. Лей посочва, че неговият екип е работил върху създаването на материал, който може да се огъва, разтяга и прилепва към кожата. „Такива термични устройства са удобни за носене и ефективно преобразуват топлинната енергия на тялото в електрическа енергия с по-малка загуба на топлина“, каза той.

Той добавя, че теоретично, ако материалът не се разпадне или не претърпи допълнителни повреди, той ще продължи да доставя енергия безкрайно. Ключовата иновация се състои в хибридната структура, която смесва и свързва полупроводникови полимери с еластична гума. Чрез проектирането на мрежа от нановлакна в материала, изследователите заявиха, че са постигнали безпрецедентно ниво на разтегливост, като същевременно са запазили висока електропроводимост.

След тази обработка материалът се разтяга до повече от 850% от първоначалната си дължина, се казва в статията. След разтягане до 150% той е способен да възстанови повече от 90% от първоначалната си форма, което е ниво, сравнимо с това на естествената гума.

Специални добавки или допинг агенти – малко количество вещество, добавено към материала, за да промени физичните му свойства – допълнително повишават производителността, което води до термоелектрични свойства при стайна температура, които се конкурират с конвенционалните неорганични материали от този тип.

„Не става въпрос само за зареждане на носими устройства“, казва Лей, посочвайки много по-широк спектър от потенциални приложения. Например, би било възможно да се захранват комуникационни устройства в отдалечени и изолирани райони просто чрез запалване на огън.

Групата планира също да включи материала в облекло, което би могло както да зарежда мобилен телефон в джоба, така и да регулира телесната температура, като използва своите полупроводниковите нишки за прехвърляне на телесната топлина към външната страна на облеклото.

Иновацията може да намери приложение и в областта на медицината. Например, сърдечно-съдовите изследвания понастоящем изискват пациентите да носят електронно устройство в продължение на една седмица, за да се съберат достатъчно данни. За това са необходими сравнително големи батерии и компоненти на вериги, но новият материал би позволил медицинските сензори да се носят близо до тялото, без да са необходими допълнителни батерии.

Източник: SCMP