体温就能发电！可穿戴设备有望告别电池

2024-11-06 10:04:11

智能手表、智能眼镜、健康检测器……可穿戴电子设备在生活中随处可见。它们的便携性和智能化功能极大地提升了人们的生活质量。然而，这些设备需要频繁充电，无疑是一个让人头疼的问题。近日，科学家们发明了一种能将人体热量转换为电能的超高效、灵活的可穿戴热电设备。相关研究成果在国际期刊《自然·通讯》上发表。

可穿戴热电设备的工作原理是离子热电效应。离子热电效应是指当受热物体中的离子随着温度以梯度式由高温区往低温区移动时产生电流的一种现象。这款可穿戴热电设备能利用人体温度和周围较冷空气之间的温差，将热能转换为电能，热电转换效率达到了8.53%，远超商业化所需的5%的门槛。

制造这款可穿戴热电设备的离子凝胶材料，结合了分子工程和结构设计。研究团队选用了聚乙烯醇、铁氰化物、硫酸胍等原料，通过一种特殊的定向冷冻铸造和盐析过程，制造出具有蜂窝状对齐通道的离子凝胶材料。凝胶材料中的蜂窝状对齐通道不仅能存储大量离子，还能加速离子传输，从而进一步提升可穿戴热电设备的热电性能。

与传统的可穿戴电子设备相比，此款可穿戴热电设备的性能有了全面提升，无需充电且具有极高的机械强度和柔韧性，拥有高达900%的延展率及70.65兆焦/立方米的机械韧性，这意味着它能在遭受外部冲击时保持完好。

可穿戴热电设备的环境友好性也是其一大优势。作为一种利用人体热量的能源转换技术，它减少了对传统能源的依赖，有助于减少电子废弃物。在全球越来越关注可持续发展和减少碳排放的今天，可穿戴热电设备代表了一种向绿色能源过渡的积极尝试。

随着科技的不断进步，可穿戴热电设备的应用范围将越来越广泛。在运动和健身领域，基于热电效应的运动追踪器和智能手表等可穿戴热电设备，可收集运动中产生的热量，将其转化为电能，延长设备的使用时间。

对于需要在恶劣环境下长时间工作的军事人员和探险者，可穿戴热电设备还可作为电源系统提供稳定的电力来源，保障关键通信和导航设备的连续运行，提高野外的生存能力和任务执行效率。

在医疗健康领域，可穿戴热电设备与医疗监测技术结合，将为患者带来更加便捷和持续的生理监测解决方案，有助于医生实时了解患者的健康状况，及时作出医疗决策，提高医疗服务的质量和效率。

可穿戴热电设备为我们提供了一种全新的能源解决方案，它不仅能提高可穿戴设备的使用便利性，还具有推动能源技术发展和环境保护的潜力。我们有理由相信，可穿戴热电设备将在未来的智能电子设备领域扮演重要角色，为我们带来更加便捷和环保的智能穿戴体验。

（作者系华中科技大学绿色能源工业研究中心工程师、英国皇家化学会会员）

（来源：科普时报）

责编：伍芳芳

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