Учёные Пекинского университета разработали новый эластичный материал, способный преобразовывать тепловую энергию тела человека в электричество. Исследование, описывающее открытие, опубликовано в престижном научном журнале Nature.
Материал представляет собой резиновую основу с интегрированной наноструктурной сетью, в которой полупроводниковые полимеры соединены с гибкими волокнами. Такая конструкция делает его одновременно эластичным, прочным и способным к эффективному преобразованию температурного градиента в электрический ток.
Основой технологии стал термоэлектрический эффект — физическое явление, при котором разница температур между двумя сторонами полупроводника приводит к возникновению электрического напряжения. В данном случае одной стороной выступает поверхность тела человека, средняя температура которого составляет около 37 °C, а другой — окружающая среда, температура которой обычно колеблется в диапазоне от 20 до 30 °C. Именно этот перепад и используется для генерации энергии.
В отличие от жёстких термоэлектрических материалов, новая резина сохраняет свои свойства при растяжении, скручивании и изгибе, что открывает широкие возможности для интеграции в носимые устройства.
Одним из наиболее очевидных применений стало бы питание или подзарядка гаджетов, контактирующих с телом. Например, такой материал можно использовать в ремешках для смарт-часов или фитнес-браслетов, позволяя им частично или полностью автономно восполнять заряд без подключения к сети. Это особенно актуально для устройств, предназначенных для длительного мониторинга здоровья, где замена батареек или регулярная зарядка могут быть неудобны.
Перспективы применения выходят за рамки электроники. Исследователи отмечают, что технологию можно адаптировать для текстильной промышленности. Одежда, сшитая с использованием этого материала, сможет не только заряжать гаджеты, помещённые в карман, но и, в перспективе, участвовать в терморегуляции. Например, встроенные элементы смогут активно отводить или сохранять тепло в зависимости от условий, создавая более комфортный микроклимат для пользователя.
Ещё одна важная сфера — медицина. Пациентам, которым необходимо длительное наблюдение, например, при суточном мониторировании ЭКГ, не придётся носить отдельные блоки питания для записывающих устройств. Само устройство, интегрированное в одежду или бандаж, сможет питаться за счёт тепла тела, что повысит удобство и снизит риск отказа оборудования из-за разряда батареи.
Разработка находится на стадии лабораторных испытаний. Пока не сообщается о планах по массовому производству или коммерциализации материала. Также не раскрываются точные параметры вырабатываемого напряжения и силы тока, которые будут зависеть от площади активной поверхности, толщины слоя и условий эксплуатации.
Однако учёные подчёркивают, что эффективность преобразования тепла в электричество значительно выше, чем у аналогичных гибких термоэлектрических систем, созданных ранее.
Рекомендуем также почитать:
Читайте нас в Telegram! Там тоже очень много интересных новостей