新型可穿戴设备实现体热供电

科技日报记者张佳欣

据发表在最新一期《先进功能材料》杂志上的一项研究，美国卡内基梅隆大学机械工程系研究团队开发出一种仅用体温即可为医疗保健仪器供电的设备，有望解决可穿戴设备充电的问题。

图片来源：卡内基梅隆大学工程学院

在现代化生活中，设备电池没电会带来不小的麻烦。尤其对那些依赖可穿戴医疗保健设备来监测血糖、跟踪心脏功能的人来说，花费过多时间充电可能会带来巨大风险。

研究人员将一种热能发电机与脉搏血氧仪传感器相结合。热能发电机利用液态金属和半导体通过3D打印橡胶集成在一起，成为一种柔性可拉伸的可穿戴装置。其中的关键在于，他们使用了液体金属环氧树脂复合材料，增强了热电元件与设备及身体接触点之间的导热性。与该团队过去的研究相比，这种设计将功率密度提高了大约40倍。

为了测试其电压输出，研究人员在参与者休息和运动时将该设备戴在他们的胸部和手腕上。结果显示，当参与者运动时，其手腕上的设备输出更大。原因是在运动时，设备的一侧会因气流增加而冷却，另一侧因体温上升而变热。步行和跑步创造了理想的温度差，这可以为设备供电。

系统的设计旨在通过无缝材料集成，实现高机械性和热电性能，在软材料、温差发电（TEG）阵列设计、低功耗电路板设计和机载电源管理方面取得进步。

研究论文第一作者梅森·扎丹表示，这是迈向无电池可穿戴电子产品的第一步。未来，研究团队还将改进电气性能，促使其从概念验证转变为可以实际使用的产品。