從健康監 測、健身追蹤器到虛擬現實(shí)耳機，可穿戴電子產(chǎn)品已成為我們日常生活的一部分。美國華盛頓大學(xué)研究人員近日在《先進(jìn)能源材料》雜志上發(fā)表論文稱(chēng)，他們首創(chuàng )了 一種柔性可穿戴熱電設備，能將體熱轉化為電能。該設備具有通常很難結合起來(lái)的特性：既柔軟又可拉伸，既堅固且高效。
華盛頓大學(xué)機械工業(yè)助理教授穆罕默德·馬拉庫迪說(shuō)：“如果我們將浪費在周?chē)h(huán)境中的熱能收集起來(lái)，這就是100%的收益。但要將這種能量用于自供電電子設備，需要更高的功率密度。利用3D打印制造出的可拉伸電子產(chǎn)品，能提高效率并使其無(wú)縫集成到可穿戴設備中?！?/p>
研究人員制造出一種原型設備，即使在30%的應變下進(jìn)行了15000多次拉伸循環(huán)后，仍保持完整功能，這對可穿戴電子設備和柔性機器人非常理想。與以前的可拉伸熱電發(fā)電機相比，該設備的功率密度提高了6.5倍。
為制造這種原型設備，研究人員3D打印了在每一層都具有工程化功能和結構特性的復合材料，填充材料含有液態(tài)金屬合金，可提供高導電性和導熱性。這些合金解 決了以前設備的局限性，包括無(wú)法拉伸、低效熱傳遞和復雜的制造工藝等。該團隊還嵌入了空心微球，將熱量引導至核心層的半導體，并減輕了設備的重量。
研究人員表示，他們可將這種設備打印在可拉伸的紡織面料和曲面上，這表明未來(lái)的設備可以應用于服裝和其他物體。該研究的一個(gè)獨特方面是，它涵蓋了從材料合成到器件制造和表征的整個(gè)范圍，這讓研究人員可自由地設計新材料并發(fā)揮創(chuàng )造力。