除了电池之外：研究人员让利用体热供电的可穿戴设备更接近现实

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昆士兰科技大学领导的研究团队开发出一种超薄柔性薄膜，可以利用体热为下一代可穿戴设备供电，从而无需使用电池。
该技术还可用于冷却电子芯片，帮助智能手机和计算机更高效地运行。
陈志刚教授团队的研究成果发表在《科学》杂志上，他表示，这一突破解决了制造将体热转化为电能的柔性热电设备的重大难题。
这种方法为可穿戴电子设备提供了可持续能源的潜力，也为芯片提供了有效的冷却方法。
图片来源：昆士兰科技大学
陈教授说：“柔性热电装置可以舒适地佩戴在皮肤上，有效地将人体与周围空气之间的温差转化为电能。”
“它们还可以应用于狭小空间，例如计算机或手机内部，以帮助冷却芯片并提高性能。
“其他潜在应用包括个人热管理——体热可以为可穿戴的加热、通风和空调系统提供动力。
“然而，灵活性有限、制造复杂、成本高和性能不足等挑战阻碍了这些设备达到商业规模。”
该领域的大多数研究都集中在基于碲化铋的热电材料上，这种材料因其将热能转化为电能的优良特性而受到重视，这使其成为心率、温度或运动监测器等低功耗应用的理想选择。
在这项研究中，研究小组介绍了一种经济高效的技术，利用微小晶体或“纳米粘合剂”制作柔性热电薄膜，形成一层均匀的碲化铋片，从而提高效率和灵活性。
陈教授说：“我们创造了一种可打印的 A4 尺寸薄膜，具有创纪录的高热电性能、出色的灵活性、可扩展性和低成本，使其成为目前最好的柔性热电材料之一。”
研究团队采用了“溶剂热合成”技术，即在高温高压的溶剂中形成纳米晶体，并结合“丝网印刷”和“烧结”技术。丝网印刷法可以大规模生产薄膜，而烧结法将薄膜加热到接近熔点，将颗粒粘合在一起。
第一作者陈文一先生表示，他们的技术还可以与其他系统配合使用，例如基于硒化银的热电系统，这些系统可能比传统材料更便宜、更具可持续性。
他说：“材料的灵活性表明，我们的方法为推进柔性热电技术提供了广泛的可能性。”
除了陈教授之外，参与这项研究的昆士兰科技大学研究人员还包括第一作者陈文义先生、石晓蕾博士、李猛博士、毛元庆先生和刘庆懿女士，他们都来自澳大利亚研究理事会碳中和零排放发电研究中心、昆士兰科技大学化学与物理学院和昆士兰科技大学材料科学中心。研究团队的其他成员包括昆士兰大学的刘婷先生、马修·达古施教授和邹瑾教授以及萨里大学的陆高峰教授。