新型涂层织物可利用体热发电

作者:科技材料

新型涂层织物可利用体热发电

2019年1月23日报道,美国的材料化学家开发了一种可以收集人体热量的布料,这种布料可以为小型可穿戴设备提供动力。美国马萨诸塞大学的材料化学家Trisha Andrew表示,许多可穿戴生物传感器、数据发射器和类似的个性化健康监测设备发展迅速,如今已经越来越小型化。但它们需要大量的能源,而且电源通常是笨重的。现在,她和她的博士生Linden Allison说,他们已经开发出一种能够收集人体热量的织物,为小型可穿戴微电子设备提供动力。

美国研究人员最新开发出一种可利用身体热量发电并为小型电子设备供能的织物,有望解决可穿戴设备供能难的问题。

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研究人员1月22日在国际刊物《先进材料技术》杂志网络版上发表论文介绍,这种织物可借助较高体温与较低环境温度的温差来发电。根据热电效应,高导电性、低导热性的材料可使电荷从高温区流向低温区。

Andrew和Allison解释说,在理论上,身体热量可以利用体温与周围冷空气的差异产生电能,即产生“热电”效应。

研究人员将一种名为PEDOT-Cl的柔性、轻质聚合物薄膜喷雾打印在棉质织物上,形成一个热电堆。用这种织物制成手环,日常佩戴就可产生超过20毫伏的热电压。

但他们指出,目前所需的特殊材料要么非常昂贵,要么有毒,要么效率低下。Andrew说:“我们所开发的是一种低成本的蒸汽印刷方法,是将生物兼容、柔性和轻质的聚合物薄膜印在棉织物上,这些棉织物具有足够高的热电性能,能够产生相当高的热电压,足以驱动一台小型设备。”

论文通讯作者、美国马萨诸塞大学阿默斯特分校研究人员特丽莎安德鲁介绍说,这种涂层织物热电性能好,可产生足够高的热电压为小型设备供能,而且有着效率高、造价低等优点。

在这项工作中,研究人员利用羊毛和棉花的自然低热传输特性,制造出一种能够保持温差的热电服装。温度梯度穿过一种称为热电堆的电子设备,即使在长时间的连续磨损中也能将热量转化为电能。

研究人员测试这种涂层织物的耐用性时发现,用热水搓洗后,涂层不会破裂、分层或脱落,且织物的导电性几乎不受影响。

她和Allison总结道:“本质上,我们利用织物的基本绝缘性能来解决设备界一个长期存在的问题。”“我们相信,对于那些寻求为可穿戴电子产品开发新能源的设备工程师和有意开发智能服装的设计师来说,这项工作将是很有趣的。”

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