工程师研发一款柔性设备 可从人体收集热能来监测健康

北卡罗莱纳州立大学的工程师展示了一种柔性设备，该设备可以从人体收集热能来监测健康。 该设备超越了所有其它将人体热量用作唯一能源的柔性设备。

在《Applied Energy 》上发表的一篇论文中，北卡罗来纳州立大学的研究人员报告说，他们在2017年首次报告了柔性人体集热器的重大改进。集热器利用人体的热能为可穿戴技术提供动力-想想可以测量您的心率的智能手表 、血氧、葡萄糖和其他健康参数-无需为电池充电。 该技术依赖于管理将热能转换为电能的刚性热电收集器的相同原理。

北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程学教授，论文的相应作者Mehmet Ozturk提到了与柔性设备良好的皮肤接触以及对设备佩戴者的人体工程学和舒适性考虑，这是设计柔性集热器的核心原因。

但是，柔性设备的性能和效率目前远远落后于刚性设备，后者在将人体热量转化为可用能量方面能力卓越。

Ozturk说：“本文报道的柔性设备明显优于迄今为止报道的其他柔性设备，并且接近刚性设备的效率，这非常令人鼓舞。”

最初在2017年报道的概念验证TEG使用了半导体元件，这些半导体元件使用由EGaIn（一种镓和铟的无毒合金）制成的液体-金属互连串联电连接。EGaIn提供了类似金属的导电性和可拉伸性。 整个装置嵌入可拉伸的有机硅弹性体中。

升级后的设备采用相同的体系结构，但它显著改善了先前版本的热工学，同时增加了负责将热量转化为电能的半导体元件的密度。 改进之一是改进的有机硅弹性体-本质上是一种橡胶-封装了EGaIn互连。

Ozturk说：“关键是使用掺有石墨烯薄片和EGaIn的高导热硅酮弹性体。” 弹性体提供抗刺穿的机械强度，同时改善了设备的性能。 他说：“使用这种弹性体可使我们将导热率（传热率）提高六倍，从而改善了横向热量的传播。”

Ozturk补充说，该技术的优势之一是它消除了设备制造商开发新的柔性热电材料的需求，因为它采用了与刚性设备中使用的完全相同的半导体元件。  Ozturk说，未来的工作将集中在进一步提高这些柔性设备的效率上。