Аккумуляторы не нужны: как новый материал дает энергию для гаджетов "из ничего"
Привычные зарядки для умных часов и фитнес-браслетов могут уйти в прошлое. Исследователи из Южной Кореи совершили прорыв в области термоэлектрических материалов, создав гибкий генератор, способный эффективно превращать тепло человеческого тела в электричество.
Ученые из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) разработали уникальную пленку, которая вырабатывает энергию за счет разницы температур между кожей и окружающим воздухом. Этот материал демонстрирует рекордную эффективность и может стать основой для полностью автономных носимых гаджетов, пишет DongA Science.
Главное достижение команды под руководством профессора Чан Сун-Ена — создание ионных термоэлектрических материалов с беспрецедентно высоким показателем добротности (ZTi). Для p-типа (где движутся положительные ионы) этот показатель составил 49,5, а для n-типа (отрицательные ионы) — 32,2. Это на 70% выше предыдущих мировых рекордов. Чем выше это значение, тем больше электричества можно получить даже при минимальной разнице температур.
В основе новых материалов лежат проводящие полимеры, что делает их легкими, тонкими и гибкими. Это позволяет легко интегрировать их в одежду или браслеты умных часов, плотно прилегающие к телу.
Как это работает
Принцип действия основан на движении ионов. Когда одна сторона материала нагревается (от тела), а другая остается более холодной (от воздуха), ионы начинают перемещаться к холодной стороне, создавая разность потенциалов и генерируя электрический ток.
Ранее главной проблемой таких материалов была сложность балансировки: чем больше ионов, тем выше потенциальная мощность, но их переизбыток мешал свободному движению, снижая эффективность. Корейским ученым удалось найти золотую середину, оптимизировав концентрацию ионов и структуру материала с помощью термодинамического проектирования.
Практические результаты
В ходе экспериментов исследователи соединили 10 пар новых материалов в единый модуль. Результаты впечатляют: устройство генерировало напряжение 1,03 вольта на каждый градус разницы температур. Этого оказалось достаточно, чтобы зажечь светодиодную лампочку при перепаде температур всего в 1,5°C.
Более того, материал показал отличную стабильность: в течение двух месяцев испытаний он сохранил более 95% своей первоначальной производительности.
"Разработанный материал тонкий и гибкий, что позволяет легко прикреплять его к телу или изогнутым поверхностям. Он открывает путь к созданию самозаряжающихся умных часов, которым не нужна батарея, и автономных датчиков, работающих от минимальной разницы температур", — отметил профессор Чан Сун-Ен.
Ранее сообщалось, что Apple Watch могут исчезнуть из продажи после громкого суда. Федеральный суд США обязал Apple выплатить $634 миллиона за нарушение патентов, связанных с функцией измерения уровня кислорода в крови в Apple Watch.