Κινέζοι επιστήμονες φέρνουν πιο κοντά την φόρτιση των smartwatch με τη θερμότητα του ανθρώπινου σώματος

Η τεχνολογία των wearables και των ιατρικών συσκευών φαίνεται πως βρίσκεται μπροστά σε ένα άλμα που μέχρι πρόσφατα έμοιαζε αδιανόητο. Μια ερευνητική ομάδα από το Beijing University παρουσίασε το πρώτο θερμοηλεκτρικό λάστιχο το οποίο μπορεί να μετατρέπει τη θερμότητα του ανθρώπινου σώματος σε ηλεκτρική ενέργεια. Η ανακάλυψη αυτή υπόσχεται να αλλάξει τον τρόπο που τροφοδοτούνται οι φορητές συσκευές, μειώνοντας την ανάγκη για ογκώδεις μπαταρίες και συχνές φορτίσεις.

Η καινοτομία στηρίζεται σε μια απλή θεωρητικά ιδέα: τη διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στο ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον. Το σώμα μας διατηρείται στους 37 °C, ενώ η θερμοκρασία του αέρα συνήθως κυμαίνεται από 20 έως 30 °C. Αυτή η διαφορά δημιουργεί ένα θερμικό «χάσμα» που το νέο υλικό μπορεί να αξιοποιήσει, παράγοντας συνεχώς ηλεκτρισμό.

Μέχρι σήμερα, τα θερμοηλεκτρικά υλικά που είχαν αναπτυχθεί έφταναν μεν σε υψηλές επιδόσεις, αλλά δεν μπορούσαν να συνδυάσουν πραγματική ευκαμψία με ελαστικότητα. Η ομάδα του καθηγητή Lei Ting κατάφερε για πρώτη φορά να ενώσει τα δύο αυτά χαρακτηριστικά σε ένα ενιαίο, λειτουργικό υλικό.

Το αποτέλεσμα προέκυψε από έναν συνδυασμό πολυμερών ημιαγωγών με ελαστικό καουτσούκ, ενισχυμένο με ένα δίκτυο νανοϊνών που εξασφαλίζει ταυτόχρονα αγωγιμότητα και μηχανική αντοχή. Μετά από ειδική επεξεργασία, το λάστιχο εμφάνισε ικανότητα επιμήκυνσης που ξεπερνά τις 8,5 φορές το αρχικό μήκος του. Επιπλέον, όταν τεντώθηκε κατά 150%, μπόρεσε να επανέλθει σε ποσοστό άνω του 90% στο αρχικό του σχήμα – μια συμπεριφορά παρόμοια με αυτή του φυσικού καουτσούκ.

Η ενσωμάτωση ειδικών προσμίξεων βελτίωσε περαιτέρω την απόδοση, φέρνοντάς τη σε επίπεδα συγκρίσιμα με τα ανόργανα θερμοηλεκτρικά υλικά που χρησιμοποιούνται σε ακραίες συνθήκες, όπως στο διάστημα.

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του νέου λάστιχου είναι η δυνατότητα του να παρέχει ενέργεια χωρίς διακοπή, εφόσον παραμένει άθικτο. Αυτό το καθιστά ιδανικό για ιατρικές συσκευές που πρέπει να λειτουργούν αδιάλειπτα, όπως οι φορητοί αισθητήρες για καρδιοπαθείς. Μέχρι σήμερα, τέτοιες συσκευές βασίζονται σε ογκώδεις μπαταρίες που χρειάζονται τακτική φόρτιση. Με το θερμοηλεκτρικό λάστιχο, θα μπορούσαν να λειτουργούν απλώς με τη θερμότητα του σώματος.

Η ανακάλυψη ανοίγει τον δρόμο και για πιο «έξυπνες» εφαρμογές. Οι ερευνητές οραματίζονται υφάσματα που θα ενσωματώνουν αγωγούς ικανούς να κατανέμουν την ενέργεια και να φορτίζουν συσκευές όπως ένα smartphone που βρίσκεται στην τσέπη, ενώ παράλληλα θα ρυθμίζουν και τη θερμοκρασία του σώματος.

Παράλληλα, φορητά εργαλεία που χρησιμοποιούνται σε απομακρυσμένες περιοχές θα μπορούσαν να αντλούν ενέργεια όχι μόνο από τη θερμότητα του σώματος, αλλά ακόμη και από τη φωτιά ενός καταυλισμού, χωρίς να απαιτούνται εξωτερικές πηγές ενέργειας.

Η εξέλιξη αυτή θεωρείται σταθμός για τα λεγόμενα n-type ελαστομερή, υλικά που μπορούν να άγουν ηλεκτρόνια διατηρώντας την ανθεκτικότητά τους σε μηχανικές καταπονήσεις. Μέχρι σήμερα, ο συνδυασμός καλών ηλεκτρικών επιδόσεων με πραγματική ελαστικότητα παρέμενε ανεκπλήρωτος στόχος. Με τη νέα αυτή ανακάλυψη, η προοπτική δημιουργίας μιας γενιάς φορετών συσκευών που θα τροφοδοτούνται αποκλειστικά από το σώμα του χρήστη γίνεται πολύ πιο ρεαλιστική.

[via]