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              3D打印柔性可穿戴設(shè)備用體溫發(fā)電

              3D打印動(dòng)態(tài)
              2022
              08/09
              09:20
              分享
              評(píng)論
              來源:科技日報(bào)

              從健康監(jiān)測、健身追蹤器到虛擬現(xiàn)實(shí)耳機(jī),可穿戴電子產(chǎn)品已成為我們?nèi)粘I畹囊徊糠帧C绹A盛頓大學(xué)研究人員近日在《先進(jìn)能源材料》雜志上發(fā)表論文稱,他們首創(chuàng)了一種柔性可穿戴熱電設(shè)備,能將體熱轉(zhuǎn)化為電能。該設(shè)備具有通常很難結(jié)合起來的特性:既柔軟又可拉伸,既堅(jiān)固且高效。

              華盛頓大學(xué)機(jī)械工業(yè)助理教授穆罕默德·馬拉庫迪說:“如果我們將浪費(fèi)在周圍環(huán)境中的熱能收集起來,這就是100%的收益。但要將這種能量用于自供電電子設(shè)備,需要更高的功率密度。利用3D打印制造出的可拉伸電子產(chǎn)品,能提高效率并使其無縫集成到可穿戴設(shè)備中?!?br />
              △華盛頓大學(xué)研究人員開發(fā)出首個(gè)將體熱轉(zhuǎn)化為電能的柔性可穿戴熱電設(shè)備。 圖片來源:《先進(jìn)能源材料》

              研究人員制造出一種原型設(shè)備,即使在30%的應(yīng)變下進(jìn)行了15000多次拉伸循環(huán)后,仍保持完整功能,這對(duì)可穿戴電子設(shè)備和柔性機(jī)器人非常理想。與以前的可拉伸熱電發(fā)電機(jī)相比,該設(shè)備的功率密度提高了6.5倍。

              為制造這種原型設(shè)備,研究人員3D打印了在每一層都具有工程化功能和結(jié)構(gòu)特性的復(fù)合材料,填充材料含有液態(tài)金屬合金,可提供高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。這些合金解決了以前設(shè)備的局限性,包括無法拉伸、低效熱傳遞和復(fù)雜的制造工藝等。該團(tuán)隊(duì)還嵌入了空心微球,將熱量引導(dǎo)至核心層的半導(dǎo)體,并減輕了設(shè)備的重量。

              研究人員表示,他們可將這種設(shè)備打印在可拉伸的紡織面料和曲面上,這表明未來的設(shè)備可以應(yīng)用于服裝和其他物體。該研究的一個(gè)獨(dú)特方面是,它涵蓋了從材料合成到器件制造和表征的整個(gè)范圍,這讓研究人員可自由地設(shè)計(jì)新材料并發(fā)揮創(chuàng)造力。


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