科學家發明新型熱電裝置 可穿戴收集能量和自我修復

熱電系統可利用溫差來發電，此前已有研究團隊將之應用於世界上最小的冰箱、燒火取電、甚至特殊的塗料。不過本文要為大家介紹的，則是由科羅拉多大學科學家們打造的一款「可穿戴式人體熱電收集」小裝置。除了能夠以戒指的形式從人身上收集能量，它甚至可在受損時實施自我修復。

新型裝置是該校工程團隊早期研究的一個延伸。研究團隊曾於 2018 年展示一款能夠彎折、扭曲和貼合佩戴者體表的電子皮膚，並且嵌入了傳感器。

起初這項技術僅被小心地用於可穿戴計算機，不過它最讓人感到激動的一點，就是能夠在受損時自我修復。

顯然，這項特性與電子皮膚所採用的特殊聚合物（聚亞胺 / Polyimine）有很大關係。在摻雜了納米銀顆粒之後，材料結構中可形成一種化學鍵。

一旦發生了撕裂，受損部位的化學鍵即可完成自行修復。不同的是，本文介紹的這項新研究，無需像電子皮膚那樣，為熱電環連接到外部電源。

取而代之的是，熱電環能夠利用穿戴者身體與環境的溫差實現「自體供電」。該功能由種植在聚亞胺基上的微小熱電晶片組成，且微觀上通過液態金屬線連接。

研究人員指出，該裝置能夠通過其覆蓋的每平方厘米皮膚產生 1 伏特的電壓。雖然數值看起來很小，但足以為智能手錶 / 健身追蹤器等可穿戴設備供電。

為了增強輸出功率，研究團隊也提出了可將之組合形成大面積連接的想法。如果放大到腕帶的水平，該裝置可產生大約 5V 的電壓。

最後，這種裝置還是用了完全可回收的材料來打造，所有組件都能夠溶解或分離，後續可通過浸入特殊溶液並投入重新使用。

論文資深作者、CU Boulder 機械工程系副教授肖建良（音譯）表示，他們正在努力改善新裝置的製造成本和可靠性，同時儘可能地將對環境的影響降至最低。

有關這項研究的詳情，已經發表在今日出版的《科學進展》（Science Advanced）期刊上。