Тепло человеческого тела стало источником энергии для «умной одежды»
Москва, 12:16, 23 Янв 2019, редакция FTimes.ru, автор Евгения Ковалева.
Специалисты Массачусетского университета Амхерста разработали ткань, способную собирать тепло тела для питания небольшой носимой микроэлектроники, вроде датчиков активности.
Материал был изготовлен химиком Тришей Эндрю и ее докторантом, Линденом Эллисоном, сообщает eurekalert.org. В статье журнала Advanced Materials Technologies специалисты объяснили, что, теоретически, тепло тела может вырабатывать энергию за счет термоэлектрического эффекта – разницы температур человека и окружающего воздуха. Материалы с высокой электро- и низкой теплопроводностью способны перемещать заряд из теплого участка в холодный.
Авторы отметили, что существующие материалы с нужными свойствами дороги, токсичны или неэффективны.
«Мы разработали способ недорогой паровой печати биосовместимой, гибкой и легкой полимерной пленки из доступных материалов на хлопковой ткани. Ее термоэлектрических свойств достаточно для получения термального напряжения, необходимого для питания небольших устройств», — сказала Эндрю.
Специалисты создали термоэлемент. Устройство способно превращать тепло в ток даже при длительном непрерывном ношении. Структуре требовалось, чтобы проводящий материал долго сохранял термическую, механическую и электрическую стабильность.
«Мы сыграли на изолирующих свойствах тканей для решения этой проблемы, — сказали авторы. – Уверены, проект заинтересует инженеров, изучающих новые источники энергии для носимых устройств и дизайнеров, заинтересованных в создании умного текстиля».
Исследователи использовали в экспериментах хлопок плотного и среднего плетения. На ткани нанесли усиленно p-легированный поли (3,4-этилендиокситиофен) (полимер PEDOT-CI). Получившиеся термоэлементы внедрили в специально разработанную повязку на руку, генерирующую, при ношении, напряжение более 20 мВ.
Авторы протестировали прочность PEDOT-CI при трении и стирке в теплой воде. Покрытие не потрескалось и не потеряло свойств. Измерение электропроводимости поверхности показало, что ткань свободного плетения справляется с задачей лучше, чем плотный материал. С помощью тепловизоров специалисты установили, что больше всего тепла выделяет запястье, ладонь и плечо. Так что они разработали повязки, подходящие для ношения на этих участках. С кожей контактирует только ткань, чтобы предотвратить аллергическую реакцию на PEDOT-CI.
