芝浦工業大學的奈布教授開發了一種可穿戴式熱電發電機,它可以在體溫與外界氣溫之間存在微小溫差的情況下穩定發電,及其製造方法。通過使用隔熱三聚氰胺海綿,我們實現了柔韌性、重量輕和低成本。

 可穿戴式熱電發電機(w-TEG)可以不斷地將體溫轉化為電能來驅動電子設備。然而,熱電材料發電效率差、佩戴時溫差小、重量大、需要柔韌性等問題阻礙了w-TEG的應用。此外,在基於常規數值分析的結構設計中,採用強製冷卻,忽略了橫向傳熱。

 在這項研究中,我們使用一種稱為“有限元模擬”的方法來尋找可以作為實際使用線索的元素,並設計出最佳的 w-TEG。通過使用具有極低導熱率(0.03W/mK)的三聚氰胺海綿作為密封材料,無需使用冷卻散熱器即可實現出色的彎曲耐久性、重量輕、透氣性和低成本的新“新”。 w-TEG”被生產出來。

 実証実験では、わずかな温度差5K(5℃)で静止時に1平方センチメートルあたり7マイクロワット(μW/cm2)、歩行時(風速毎秒1メートル)に29マイクロワット(μW/cm2)を発電することを確認。従来品に用いられるポリジメチルシロキサン(PDMS)より柔軟性があり、曲げ張力が5分の1程度だった。

 此次成功製造的發熱體可以驅動一塊面積3.61平方厘米、厚度5毫米、重量1.75克、抗彎拉力0.03N、成本約6.5美元的智能手錶(約 710 日元)。

 今後,公司計劃與半導體和熱電設備相關公司合作,進行設計和開發,旨在將其應用於特定的充電設備作為微型電源設備。

參考:【芝浦工業大學】高性能可穿戴體溫發電元件的低成本製造

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