Акумулятори більше не є необхідними: новий матеріал генерує енергію для пристроїв "з повітря".

Звичні зарядні пристрої для смарт-годинників та фітнес-браслетів можуть стати архаїзмом. Вчені з Південної Кореї досягли значного прогресу в розробці термоелектричних матеріалів, створивши гнучкий генератор, який здатен ефективно перетворювати тепло, що випромінюється людським тілом, на електричний струм.

Вчені з Ульсанського національного інституту науки і технологій (UNIST) створили інноваційну плівку, здатну генерувати енергію завдяки температурному контрасту між людською шкірою та оточуючим середовищем. Цей матеріал показує надзвичайну ефективність і має потенціал стати основою для абсолютно автономних переносних пристроїв, повідомляє DongA Science.

Основним досягненням команди під керівництвом професора Чан Сун-Ена стало створення іонних термоелектричних матеріалів з рекордно високим значенням добротності (ZTi). Для p-типу, де позитивні іони мають можливість переміщатися, цей показник досяг 49,5, тоді як для n-типу, що відповідає за рух негативних іонів, він склав 32,2. Це на 70% перевищує попередні світові рекорди. Чим вище це значення, тим більше електричної енергії можна отримати при незначній різниці температур.

Нові матеріали створені на основі передових полімерів, що забезпечує їм легкість, тонкість і еластичність. Це дозволяє без зусиль впроваджувати їх у дизайн одягу або у браслети смарт-годинників, які щільно облягають тіло.

Як це працює

Функціонування цього процесу ґрунтується на переміщенні іонів. Коли одна частина матеріалу піддається нагріванню (з боку джерела тепла), в той час як інша частина залишається прохолоднішою (внаслідок впливу повітря), іони починають рухатися в бік холодної області. Це призводить до виникнення різниці потенціалів, що в свою чергу генерує електричний струм.

Раніше основною перешкодою для таких матеріалів була складність досягнення балансу: чим більше іонів, тим вища потенційна потужність, але їхня надмірність ускладнювала вільний рух, що знижувало ефективність. Корейським дослідникам вдалося знайти оптимальне рішення, вдосконаливши концентрацію іонів та структуру матеріалу за допомогою термодинамічного проєктування.

Практичні результати

Під час експериментів дослідники з'єднали 10 пар нових матеріалів у єдиний модуль. Результати вражають: пристрій генерував напругу 1,03 вольта на кожен градус різниці температур. Цього виявилося достатньо, щоб запалити світлодіодну лампочку за перепаду температур лише в 1,5°C.

Крім того, матеріал продемонстрував відмінну стабільність: за два місяці тестування він зберіг більше 95% своєї початкової ефективності.

"Матеріал, що був розроблений, має тонку і гнучку структуру, що дозволяє з легкістю прикріплювати його до тіла чи вигнутим поверхням. Це відкриває нові можливості для створення розумних годинників, які здатні до самозарядження і не потребують батарей, а також автономних датчиків, що функціонують від невеликих температурних коливань", -- підкреслив професор Чан Сун-Ен.

Раніше повідомлялося, що Apple Watch можуть зникнути з продажу після гучного суду. Федеральний суд США зобов'язав Apple виплатити $634 мільйони за порушення патентів, пов'язаних із функцією вимірювання рівня кисню в крові в Apple Watch.