تحول در دستگاه های پوشیدنی با تولید برق از گرمای بدن

به گزارش خبرگزاری نتکانف به نقل از IE دستاورد محققان دانشگاه فناوری کوئینزلند (QUT) یک پیشرفت مهم در حوزه فناوری های پوشیدنی تلقی می شود و قابلیت تحول در نحوه تامین انرژی تجهیزات الکترونیکی پوشیدنی را دارد.

این محققان می گویند: «از این فناوری همچنین می توان برای خنک کردن تراشه های الکترونیکی استفاده کرد تا گوشی های هوشمند و رایانه ها کارآمدتر شوند.»

پروفسور «ژی گانگ چن» «Zhi-Gang Chen» سرپرست این گروه تحقیقاتی می گوید: «می توان دستگاه های ترموالکتریک انعطاف پذیر را به راحتی بر روی پوست پوشید جایی که به طور موثر اختلاف دمای بدن انسان و هوای اطراف را به برق تبدیل می کند.»

با این حال چالش هایی مانند انعطاف پذیری محدود ساخت پیچیده هزینه های بالا و عملکرد ناکافی مانع از رسیدن این دستگاه ها به مقیاس تجاری شده است.

مهندسان دانشگاه کوئینزلند با استفاده از یک رویکرد جدید که خواص ترموالکتریک بیسموت تلورید را با مزایای ساختاری نانومیله های تلوریوم ترکیب می کند بر این مانع غلبه کردند. بیسموت تلورید یک ماده ترموالکتریک معروف است اما سفتی ذاتی اش استفاده از آن را در کاربرد های انعطاف پذیر محدود کرده است.

محققان این مشکل را با افزودن نانومیله های تلوریوم به مواد حل کردند. این نانومیله ها به عنوان «نانوپیوند» عمل کرده فضای بین ورقه های بیسموت تلورید را پر و یک شبکه ایجاد می کنند. این ساختار توانایی این ورقه نازک را برای تبدیل گرما به برق افزایش داده و به آن انعطاف پذیری می بخشد.

این پژوهشگران آزمایش هایی را برای ارزیابی عملکرد این ورقه نازک انجام دادند. آنها از این ورقه یک ژنراتور در مقیاس کوچک A۴ ساخته و آن را با الکترود های خمیر نقره متصل به تجهیزات اندازه گیری مجهز کردند.

چن گفت: «ما یک ورقه قابل چاپ در اندازه A۴ با عملکرد ترموالکتریک فوق العاده انعطاف پذیری استثنایی مقیاس پذیر و ارزان ساختیم که آن را به یکی از بهترین ترموالکتریک های انعطاف پذیر موجود تبدیل می کند».

هنگامی که ژنراتور در برابر پوست قرار می گیرد توان قابل توجه ۱.۲ میلی وات در هر سانتی متر مربع با اختلاف دمای ۲۰ کلوین بین پوست و هوای اطراف تولید می کند.

این سطح از تولید برق که به راحتی در شرایط محیطی معمولی قابل دستیابی است بر پتانسیل این فناوری برای تامین انرژی طیف گسترده ای از دستگاه های پوشیدنی تاکید می کند.

کاربرد های فراتر از فناوری پوشیدنی
 
پیامد های این تحقیق فراتر از فناوری پوشیدنی است. این پژوهشگران همچنین توانایی این ورقه را در خنک کردن تراشه های الکترونیکی نشان دادند که یک جنبه بسیار مهم برای حفظ عملکرد بهینه در دستگاه های الکترونیکی است.

با معکوس کردن فرآیند تبدیل انرژی آنها به کاهش دمای ۱۱.۷ کلوین با حداقل جریان ورودی دست یافتند.

چن اظهار داشت: «این انعطاف پذیری در مواد از امکانات گسترده ای خبر می دهد که رویکرد ما می تواند برای پیشرفت فناوری ترموالکتریک انعطاف پذیر ارائه کند.»

وی افزود: «همچنین می توان آنها را در یک فضای کوچک مانند داخل رایانه یا تلفن همراه به کار برد تا به خنک کردن تراشه ها و بهبود عملکرد کمک کنند.»

در حالی که این مهندسان از قابلیت های طرح خود خبر می دهند اما بر انجام تحقیق و توسعه بیشتر نیز اذعان دارند.

در این پژوهش آمده است: «این راهبرد می تواند برای مواد دیگر نیز کارساز باشد و راهی برای تولید ترموالکتریک های انعطاف پذیر در مقیاس بزرگ فراهم کند.»