Устройство, описанное сегодня в журнале Science Advances, достаточно эластично, поэтому его можно носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, который касается вашей кожи. Он также использует естественное тепло человека, используя термоэлектрические генераторы для преобразования внутренней температуры тела в электричество.
«в будущем мы хотим иметь возможность питать вашу носимую электронику без необходимости включать батарею», - сказал Цзянлян Сяо, старший автор новой статьи и доцент кафедры машиностроения Пола М. Рэди в CU Boulder. .
Эта концепция может звучать как что-то из серии фильмов «матрица», в которых раса роботов поработила людей, чтобы собрать их драгоценную органическую энергию. Сяо и его коллеги не столь амбициозны: их устройства могут генерировать около 1 вольта энергии на каждый квадратный сантиметр кожного пространства - меньшее напряжение на площадь, чем у большинства существующих батарей, но все же достаточно для питания электроники, такой как часы или фитнес-трекеры.
Ученые ранее экспериментировали с аналогичными термоэлектрическими носимыми устройствами, но устройство Xiao эластично, может самовосстанавливаться при повреждении и полностью пригодно для вторичной переработки, что делает его более чистой альтернативой традиционной электронике.
«каждый раз, когда вы используете батарею, вы ее разряжаете, и, в конце концов, вам придется ее заменить», - сказал Сяо. «наше термоэлектрическое устройство хорошо то, что вы можете носить его, и оно обеспечивает вам постоянную мощность».
Шик в стиле хай-тек
До нынешнего момента. Последняя инновация группы начинается с основы, сделанной из эластичного материала под названием полиимин. Затем ученые вставляют серию тонких термоэлектрических чипов в эту основу, соединяя их все жидкими металлическими проводами. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера или, возможно, модным бриллиантовым кольцом.
«наша конструкция делает всю систему растягиваемой, не вызывая больших нагрузок на термоэлектрический материал, который может быть действительно хрупким», - сказал Сяо.
Просто представьте, что вы вышли на пробежку. Во время тренировки ваше тело нагревается, и это тепло будет излучаться в прохладный воздух вокруг вас. Устройство Сяо улавливает этот поток энергии, а не тратит его зря.
«термоэлектрические генераторы находятся в тесном контакте с человеческим телом, и они могут использовать тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду», - сказал он.
Лего блоки
Он добавил, что вы можете легко увеличить эту мощность, добавив больше блоков генераторов. В этом смысле он сравнивает свой дизайн с популярной детской игрушкой.
«что я могу сделать, так это объединить эти более мелкие единицы, чтобы получить более крупную единицу», - сказал он. «это все равно, что собрать кучу маленьких деталей Lego в большую конструкцию. Это дает вам множество возможностей для настройки ».
Сяо и его коллеги подсчитали, например, что человек, совершающий быструю прогулку, может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет, чтобы генерировать около 5 вольт электричества, а это больше, чем может хватить на батарейки для многих часов.
«мы стараемся сделать наши устройства как можно более дешевыми и надежными, а также максимально снизить воздействие на окружающую среду», - сказал Сяо.
Хотя в дизайне еще есть над чем поработать, он считает, что устройства его группы могут появиться на рынке через пять-десять лет. Только не говори роботам. Мы не хотим, чтобы они получали какие-либо идеи.
