3Dプリントされた柔軟なウェアラブルデバイスが体温を利用して発電

3Dプリントされた柔軟なウェアラブルデバイスが体温を利用して発電
出典:科技日報

健康モニターやフィットネストラッカーから仮想現実ヘッドセットまで、ウェアラブル電子機器は私たちの日常生活の一部になっています。米国のワシントン大学の研究者らは最近、学術誌「Advanced Energy Materials」に論文を発表し、体温を電気エネルギーに変換できる柔軟なウェアラブル熱電装置を開発したと発表した。このデバイスは、柔らかくて伸縮性があり、強度と効率性を兼ね備えており、通常は組み合わせるのが難しい特性を備えています。

「周囲の環境で無駄になっている熱エネルギーを捕捉できれば、100%の利益になります」とワシントン大学機械工学助教授のモハメド・マラクディ氏は語る。「しかし、このエネルギーを自己発電型電子機器に使用するには、より高い電力密度が必要です。3Dプリントで作られた伸縮性電子機器は効率性を向上させ、ウェアラブル機器へのシームレスな統合を可能にします。」

△ワシントン大学の研究者らは、体温を電気エネルギーに変換する、柔軟性のあるウェアラブル熱電装置を初めて開発した。 画像出典: Advanced Energy Materials

研究者らは、30%のひずみで15,000回以上の伸張サイクルを経ても完全に機能し続けるプロトタイプデバイスを作成した。これはウェアラブル電子機器やフレキシブルロボットに最適である。このデバイスは、従来の伸縮性熱電発電機と比較して、電力密度が 6.5 倍に増加しました。

プロトタイプデバイスを作成するために、研究者は、高い電気伝導性と熱伝導性を提供する液体金属合金を含む充填材を使用して、各層に設計された機能的および構造的特性を持つ複合材料を 3D プリントしました。これらの合金は、伸縮不能、非効率的な熱伝達、複雑な製造プロセスなど、従来のデバイスの限界に対処します。研究チームはまた、中空の微小球を埋め込み、コア半導体に熱を導き、デバイスの重量を軽減した。

研究者らは、この装置を伸縮性のある織物や曲面上に印刷することができ、将来的には衣類やその他の物体にも応用できる可能性があると述べている。この研究のユニークな点は、材料の合成からデバイスの製造および特性評価までの全範囲をカバーしており、研究者に新しい材料を設計し、創造性を発揮する自由を与えていることです。

発電、フレキシブル

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