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昆士兰科技大学开发出超薄柔性薄膜使体热驱动的可穿戴设备更接近现实

盖世汽车钟群 2024-12-18 18:15:00

盖世汽车讯据外媒报道，由昆士兰科技大学（QUT）领导的研究团队开发出一种超薄柔性薄膜，可以利用身体热量为下一代可穿戴设备供电，从而无需电池。这项技术还可用于冷却电子芯片，帮助智能手机和电脑更高效地运行。

图片来源：《QUT》

该研究团队的成果发表在期刊《科学》（Science）上，团队负责人Zhi-Gang Chen教授表示，这一突破解决了制造柔性热电设备将体热转化为电能的一大难题。该技术有望为可穿戴电子产品提供可持续能源，并为芯片提供高效的冷却方法。

Zhi-Gang Chen教授表示：“柔性热电设备可以舒适地佩戴在皮肤上，有效地将人体与周围空气之间的温差转化为电能。它们还可以应用于狭小的空间，比如电脑或手机内部，以帮助冷却芯片并提高性能。其他潜在应用还包括个人热管理——人体热量可以为可穿戴的供暖、通风和空调系统供电。然而，灵活性有限、制造复杂、成本高昂和性能不足等挑战阻碍了这些设备达到商业规模。”

该领域的大多数研究都集中在基于碲化铋的热电技术上，碲化铋因其将热量转化为电能的高性能而备受研究人员的重视，这也使其成为心率、温度或运动监测器等低功耗应用的理想选择。

在这项研究中，该研究团队引入了一种经济有效的技术，利用微小晶体或“纳米粘合剂”制造柔性热电薄膜，以形成一层稳定的碲化铋片，从而提高效率和灵活性。

Chen教授表示：“我们创造了一种可打印的A4尺寸薄膜，具有创纪录的高热电性能、出色的灵活性、可扩展性和低成本，是目前最好的柔性热电材料之一。”

该研究团队使用了“溶剂热合成”技术，这是一种在高温高压下在溶剂中形成纳米晶体的技术，并结合了“丝网印刷”和“烧结”技术。丝网印刷方法可以大规模生产薄膜，而烧结法则将薄膜加热到接近熔点，进而将颗粒粘合在一起。

该研究第一作者Wenyi Chen表示：“该技术也可以与其他系统配合使用，例如硒化银热电材料，这种材料可能比传统材料更便宜、更可持续。材料的灵活性表明，我们的方法为推进柔性热电技术的发展提供了广泛的可能性。”