手机的优点是无论在何时何地都能自由通话,但只要电池用完就会成为无用之物。戴在手腕上运动,就会告知脉搏数、卡路里消耗量等健康信息的智能带等“可穿戴(wearable,可以在穿在身上的)”电子设备也一样。每隔两三天就要充一次电才能正常使用。但这些产品的用户们未来似乎不用再为此担忧。
KAIST电气电子工程系赵秉镇(音)教授研究团队4月7日表示已开发出像衣服一样可穿着,并利用体温为手机和穿戴的电子设备提供充足电力的“可穿戴式热电元件”。研究结果最近发表于英国皇家化学会发行的国际学术杂志《能源&环境科学》网络版。
热电元件是指将热能量转化为电子能量的半导体元件,这是利用连接两种金属时,如果一边高温一边低温,就会在两个电路之间产生电流的现象(塞贝克效应,Seebeck effect)的元件,一般都是由碲化铋(Bi2Te3)和碲化锑(Sb2Te3)等热电物质制作。
如果将这种热电元件穿在身上,就会根据外部气温和体温的差异产生电流。但现有产品使用陶瓷类基板,又硬又重。最近开发出部分使用柔软有机材料的元件,但能源效率与现有元件相比只有百分之一左右。
KAIST研究团队与此相反,在换上效率较高的热电物质,制造成墨水形态后,以在柔软的玻璃纤维前后印刷的方法成功实现“一箭双雕”。
新元件像普通纤维那样容易加工、比较轻便,但电力生产能力是相同重量的陶瓷类元件的14倍。如果用贴在胳膊上的腕带形态(横×竖10厘米)来制作,就会产生大约40毫瓦(以气温零上20度,体温37度为基准)的电力,该规模大大超过了在智能带上使用的电子传感器电力消耗量(平均数㎼,1㎼=0.001㎽)。如果制作成上衣大小(50厘米X100厘米)来穿,就可以生产两瓦电力,甚至可以供手机通话。