3D打印柔性可穿戴設備用體溫發(fā)電

來源：科技日報

從健康監(jiān)測、健身追蹤器到虛擬現(xiàn)實耳機，可穿戴電子產(chǎn)品已成為我們?nèi)粘Ｉ�活的一部分。美國華盛頓大學研究人員近日在《先進能源材料》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備，能將體熱轉(zhuǎn)化為電能。該設備具有通常很難結(jié)合起來的特性：既柔軟又可拉伸，既堅固且高效。

華盛頓大學機械工業(yè)助理教授穆罕默德·馬拉庫迪說：“如果我們將浪費在周圍環(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備中�！�

△華盛頓大學研究人員開發(fā)出首個將體熱轉(zhuǎn)化為電能的柔性可穿戴熱電設備。 圖片來源：《先進能源材料》

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

為制造這種原型設備，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)特性的復合材料，填充材料含有液態(tài)金屬合金，可提供高導電性和導熱性。這些合金解決了以前設備的局限性，包括無法拉伸、低效熱傳遞和復雜的制造工藝等。該團隊還嵌入了空心微球，將熱量引導至核心層的半導體，并減輕了設備的重量。

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