Advanced Materials: Созданы волокна в одежду для питания смартфона от тепла тела

Термоэлектрический материал, который можно использовать в умной одежде, создали корейские ученые. Он сохраняет стабильные показатели тепловой энергии даже в экстремальных условиях и решает проблему баланса между хорошими характеристиками и гибкостью термоэлектрических материалов.

Группа ученых из Национального университета Ханбат и Корейского института машиностроения и материалов разработала термоэлектрические волокна из теллурида висмута (Bi₂Te₃). Они могут собирать энергию для гибких электронных устройств следующего поколения.

Термоэлектрические материалы преобразуют тепло в электричество. Сейчас 70% энергии теряется, поэтому ученые исследуют устойчивые энергетические материалы, которые могут собирать энергию отработанного тепла.

Большинство источников тепла вокруг нас имеют изогнутую форму: человеческое тело, выхлопные трубы автомобилей и охлаждающие ребра. Неорганические термоэлектрические материалы на основе керамики эффективны, но хрупки и сложны в изготовлении для изогнутых поверхностей. Гибкие термоэлектрические материалы из полимеров можно наносить на поверхности разной формы, но их эффективность ограничена низкой электропроводностью и высоким термическим сопротивлением полимера.

Исследовательская группа разработала неорганический термоэлектрический материал, который не является гибким. Чтобы преодолеть это ограничение, ученые скрутили наноленты вместо использования полимерных добавок. Так получился нитевидный термоэлектрический материал.

Для его создания команда исследователей использовала метод электронно-лучевого осаждения на основе наномолдов. Это позволило непрерывно осаждать наноленты, которые затем скручивались в нить. В результате получились неорганические термоэлектрические волокна из теллурида висмута.

Эти неорганические термоэлектрические волокна прочнее на изгиб, чем существующие материалы. После 1000 испытаний на изгиб и растяжение их электрические свойства не изменились.

Одежда с такими волокнами может вырабатывать электричество из температуры тела для работы других устройств. Это доказали, собрав энергию с помощью термоэлектрических волокон в спасательных жилетах. Также можно создать систему сбора энергии, которая будет перерабатывать отработанное тепло на производствах.

Профессор Ён Сик Чжон:

Разработанный материал может быть использован в «умной» одежде. Он сохраняет стабильную работу даже в экстремальных условиях, поэтому есть вероятность его коммерциализации после дополнительных исследований.

Профессор Инкью Парк:

Технология станет основой сбора энергии следующего поколения. Она будет полезна в утилизации отработанного тепла на производствах и в персональных носимых устройствах для самостоятельного получения энергии.

У новой разработки есть потенциал коммерциализации. Работа опубликована в журнале Advanced Materials.

23.10.2024