轻便 可穿戴的技术能有效地将体温转化为电能

北卡罗莱纳州立大学的研究人员开发了一种收集人体热量并将其转化为电能用于可穿戴电子设备的新设计。实验原型是轻量级的，符合身体的形状，可以产生比以前的轻量级热收集技术更多的电力。

研究人员还确定了人体吸收热量的最佳位置。

“可穿戴式热电发电机(TEGs)利用你的身体和周围空气之间的温差来发电，”北卡罗来纳大学电气和计算机工程副教授Daryoosh Vashaee说。“先前的方法利用热sinks-which沉重,僵硬和大量的较能够只生成一种微瓦特电力每平方厘米或更少(μW / cm2)。我们的技术生成20μW / cm2,不使用散热器,使它更轻、更舒适。”

新设计首先在皮肤上覆盖一层导热材料，并将热量散发出去。这种导电材料的顶部有一层聚合物层，防止热量散失到外面的空气中。这迫使身体热量通过一个位于中央的一平方厘米的TEG。没有转化为电能的热量通过TEG进入外层导热材料，迅速散热。整个系统很薄——只有2毫米——而且很灵活。

“在这个原型,羊毛只有1厘米平方,但我们可以很容易地使它更大,根据设备的电力需求,“Vashaee说,参与项目的一部分,美国国家科学基金会的纳米系统工程研究中心先进的集成传感器自供电的系统和技术(协助)数控状态。

研究人员还发现，上臂是收集热量的最佳位置。手腕周围皮肤温度较高，但手腕不规则的外形限制了TEG带与皮肤接触的表面积。与此同时，由于胸部通常被衬衫覆盖，所以佩戴在胸部的带子限制了空气流动，限制了散热。

此外，研究人员还在t恤中加入了TEG。研究人员发现,t恤的羊毛还能够生成6μW / cm2——或者多达16μW / cm2如果一个人正在运行。

Vashaee说:“t恤护腿确实可以为可穿戴技术提供动力，但它们的效率不如上臂带。”

他说:“ASSIST的目标是开发可用于长期健康监测的可穿戴技术，例如跟踪心脏健康或监测身体和环境变量以预测和预防哮喘发作的设备。”

“为此，我们希望制造不依赖电池的设备。我们认为这个设计和原型让我们离实现目标更近了一步。”

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