Batterifria klockor: Ny teknik använder tunna filmer för att generera elektricitet från kroppsvärme

Termoelektriska generatorer producerar ström genom att fånga upp temperaturskillnaden mellan en varm yta och en kallare miljö. Även om dessa enheter är mycket lovande när det gäller att kontinuerligt driva bärbar elektronik med hjälp av människans kroppsvärme, har tillverkningen av dem som tunna, bekväma filmer inneburit en betydande vetenskaplig utmaning. Eftersom dessa filmer är exceptionellt tunna passerar kroppsvärmen vertikalt rakt igenom dem ut i den omgivande luften - ungefär som värme som försvinner genom ett enda pappersark, utan distinkta varma och kalla sektioner, vilket begränsar elproduktionen.

Tidigare har ingenjörerna kringgått detta problem genom att vika materialen eller bygga skrymmande, tredimensionella pelarstrukturer, vilket tyvärr har gått ut över filmernas lätta och flexibla egenskaper. För att lösa detta har ett forskarteam från Seoul National University tagit fram en banbrytande lösning som gör att enheten förblir helt platt. Deras nya "pseudotransversala termoelektriska generator", som beskrivs i tidskriften Science Advances, omdirigerar i grunden hur värmeenergi färdas.

Istället för att låta värme strömma rakt upp och ut har forskarna utformat en specialiserad, töjbar silikonbas. Genom att bädda in värmeledande kopparnanopartiklar i endast specifika delar av denna bas tvingar de kroppsvärmen att flöda i sidled längs materialet. Denna rörelse i sidled skapar framgångsrikt varma och svala zoner över den plana ytan. Den efterliknar en komplex fysisk effekt där värme och elektriska strömmar rör sig i rät vinkel och uppnår en användbar temperaturgradient enbart genom strukturell design.

Eftersom hela enheten tillverkas med hjälp av en enkel bläckbaserad tryckprocess är den mycket flexibel och skalbar. Komponenterna kan sättas ihop modulärt, ungefär som byggstenar, för att passa olika former och storlekar. Den här nya plattformen banar väg för en ny generation av självförsörjande smarta wearables som sitter bekvämt mot huden.