Разработка гибких термоэлектрических устройств с максимальной гибкостью и высоким КПД; обеспечение массового производства с высокой производительностью за счет автоматизированного процесса, коммерциализация носимых устройств с автономным питанием. Это будущее которое наступило уже сегодня.

Термоэлектрическое устройство — это устройство преобразования энергии, которое использует напряжение, генерируемое разницей температур между обоими краями материала; он способен преобразовывать тепловую энергию, например отходящее тепло промышленных предприятий, в электричество, которое можно использовать в повседневной жизни. Существующие термоэлектрические устройства являются жесткими, поскольку они состоят из электродов на основе твердых металлов и полупроводников, препятствующих полному поглощению источников тепла с неровных поверхностей. Поэтому в последнее время активно проводились исследования по разработке гибких термоэлектрических устройств, способных генерировать энергию в тесном контакте с различными источниками тепла, такими как кожа человека и трубы с горячей водой.

Корейский институт науки и технологий (KIST) объявил, что совместная исследовательская группа во главе с доктором Сынджун Чунг из Центра исследования мягких гибридных материалов и профессором Йонгтэком Хонгом из факультета электротехники и компьютерной инженерии Сеульского национального университета (SNU, президент Огайо) Се-Юнг) разработал гибкие термоэлектрические устройства с высокими характеристиками выработки энергии за счет максимальной гибкости и эффективности теплопередачи. Исследовательская группа также представила план массового производства с помощью автоматизированного процесса, включая процесс печати.

Что касается существующих подложек, используемых для исследования гибких термоэлектрических устройств, их эффективность передачи тепловой энергии низкая из-за очень низкой теплопроводности. Их эффективность поглощения тепла также низкая из-за отсутствия гибкости, образующей слой теплозащитного экрана, например, воздуха, при контакте с источником тепла. Чтобы решить эту проблему, разрабатываются термоэлектрические устройства на основе органических материалов с высокой гибкостью, но их применение на носимых устройствах непросто из-за их значительно более низких характеристик по сравнению с существующими жесткими термоэлектрическими устройствами на основе неорганических материалов.

Вышеупомянутая исследовательская группа улучшила гибкость, снизив сопротивление термоэлектрического устройства, подключив высокоэффективное термоэлектрическое устройство на основе неорганических материалов к растягиваемой подложке, состоящей из серебряных нанопроволок. Разработанное термоэлектрическое устройство показало отличную гибкость, что позволило стабильно работать даже при изгибе или растяжении. Кроме того, металлические частицы с высокой теплопроводностью были вставлены внутрь растягивающейся подложки для увеличения теплопередающей способности на 800% (1,4 Вт / мК) и выработки энергии более чем в три раза. (Когда разница температур между обоими концами разработанного термоэлектрического устройства составляла 40 ° С или более, генерировалось электричество 7 мВт / см2. При прикреплении к коже человека 7 мкВт / см2 электричества генерировалось только за счет температуры тела.) Одновременно, исследователи автоматизировали весь сложный процесс, от процесса на мягкой платформе до разработки термоэлектрического устройства, что обеспечило возможность массового производства устройства.

Разработанное устройство может быть использовано в качестве высокотемпературного датчика на промышленных объектах или в качестве датчика расстояния без аккумулятора для автономного вождения по разнице температур внутри и снаружи автомобиля. Следовательно, ожидается, что устройство сможет решить проблему источника питания для сенсорной системы на основе батарей, которая может взорваться в высокотемпературной среде.

Доктор Сынджун Чунг из KIST сказал: «Это исследование показало, что можно использовать настоящие носимые устройства, такие как перчатки с датчиками высокой температуры, используя внешние источники тепла. В будущем мы разработаем гибкую термоэлектрическую платформу, которая сможет работать с носимыми устройствами только при температуре тела». Далее он сказал: «Результаты нашего исследования важны в том смысле, что функциональный композитный материал, платформа термоэлектрического устройства и высокопроизводительный автоматизированный процесс, разработанный в этом исследовании, смогут внести свой вклад в коммерциализацию безбатарейных носимых устройств в будущем».