Носимые гаджеты до сих пор зависят от батарей, из-за чего их сложно сделать по-настоящему тонкими и незаметными. Учёные Сеульского национального университета нашли элегантный выход: они создали гибкий термоэлектрический генератор, который вырабатывает электричество прямо из тепла человеческого тела и при этом остаётся полностью плоским, тонким и комфортным.
Команда под руководством профессора Чонхун Квака (Jeonghun Kwak) переосмыслила, как тепло движется внутри материала. Вместо того чтобы заставлять устройство гнуться или наращивать толщину, они изменили путь теплового потока — и получили рабочую энергию без компромиссов по удобству.
Термоэлектрические генераторы нуждаются в разнице температур. В объёмных системах это легко: одна сторона горячая, другая холодная. Но в тонком носимом устройстве тепло от кожи мгновенно уходит в воздух, и разница температур исчезает. Раньше инженеры пытались решить проблему изгибанием или 3D-структурами — это делало гаджет толще и неудобнее. Корейские учёные пошли другим путём: они оставили устройство абсолютно плоским, но заставили тепло двигаться не вертикально, а горизонтально.
Двухпроводящая подложка — ключевой прорыв
Основой стала растяжимая силиконовая плёнка, в которую избирательно встроили наночастицы меди. В результате получилась «двухпроводящая подложка»: в одних зонах теплопроводность высокая, в других — низкая. Тепло теперь течёт вбок по «медным дорожкам», а не уходит вверх. Между этими зонами термоэлектрический материал ощущает устойчивую разницу температур и вырабатывает электричество даже в полностью плоском виде.
«Это новое структурное решение позволяет генерировать разницу температур, сохраняя полностью плоскую форму, — объясняет профессор Квак. — Мы создали платформу, которая идеально подходит для носимых устройств».
Генератор печатается с помощью чернильного метода, поэтому его легко масштабировать и подстраивать под любой размер и форму. Он работает без сгибания и не мешает повседневной носке — будь то фитнес-браслет, умная одежда или медицинский датчик.
Технология уже доказала свою эффективность в лабораторных тестах. Учёные уверены, что она станет источником питания для целого класса носимых сенсоров и электроники, которые крепятся прямо к коже или встраиваются в одежду. В будущем такие генераторы смогут полностью заменить батареи в лёгких устройствах мониторинга здоровья, спортивных гаджетах и даже в умной ткани.
