Австралийские учёные из Квинслендского технологического университета (QUT) создали гибкую термоэлектрическую плёнку, которая позволяет получать энергию от тепла тела человека. Такая технология может стать основой для разработки носимых гаджетов, способных обходиться без батарей. Помимо этого, эти плёнки могут служить для охлаждения электронных чипов в смартфонах и компьютерах.
Как это работает?
Ключевым достижением стало применение наносвязующих элементов (нанобиндеров), формирующих равномерный слой плёнок из теллурида висмута (вещество Bi₂Te₃), что заметно повысило эффективность и гибкость устройств.
Команда исследователей использовала методику, включающую совмещённые процессы сольвотермального синтеза, трафаретной печати и спекания. Сольвотермальный синтез позволяет получать нанокристаллы при высоких температуре и давлении в растворе. Трафаретная печать обеспечивает массовое производство плёнок, а спекание придаёт плёнкам прочность за счёт связывания частиц на грани плавления.
Полученная плёнка состоит из нанопластин Bi₂Te₃ и теллуридных наностержней, выступающих в роли нанобиндеров. Собранное из этой плёнки гибкое термоэлектрическое устройство продемонстрировало одну из самых высоких плотностей мощности среди устройств, изготовленных методом трафаретной печати.
Исследователи также отметили, что их подход может применяться не только для термоэлектриков на основе теллурида висмута, но и для других материалов, таких как селенид серебра, который может быть более дешёвым и экологически устойчивым вариантом.
Зачем это нужно?
Гибкие термоэлектрические устройства можно использовать для различных целей. Например, они могут встраиваться в умную одежду и превращать разницу температур между телом человека и окружающей средой в электроэнергию. Это позволит создавать самопитающиеся нагревательные элементы для одежды, предназначенной для холодного климата.
Кроме того, такие устройства могут применяться для управления температурой тела, обеспечивая комфортные условия в жаркую или холодную погоду. В автомобильной промышленности гибкие термоэлектрические плёнки могут использоваться для питания датчиков дистанционного обнаружения в беспилотных автомобилях, а также для утилизации тепла от выхлопных газов, повышая топливную эффективность и снижая выбросы.
В медицине термоэлектрические устройства могут питать имплантируемые приборы, исключая необходимость замены батарей и снижая риск осложнений. Также они могут использоваться для непрерывного мониторинга температуры тела без инвазивных процедур.
На более крупном масштабе гибкие термоэлектрические устройства могут собирать тепловую энергию от промышленных объектов и инфраструктуры. Они могут адаптироваться к изогнутым поверхностям труб, машин и строительных конструкций, превращая отходящее тепло в электроэнергию и способствуя энергоэффективности зданий и производственных процессов.
