用于智能可穿戴设备的三维柔性热电面料
Xinyang He1, Xiao-Lei Shi2, Xiaoyun Wu2
1Shanghai Frontiers Science Center of Advanced Textiles, College of Textiles, Donghua University, Shanghai, China.
Nature communications
|March 14, 2025
概括
这项研究介绍了一种新的3D灵活热电装置,可以有效地将身体热量转化为电力. 它独特的设计为先进的可穿戴电子产品和物联网提供了卓越的性能和耐用性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 收集能源 收集能源
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 可穿戴的热电设备对于通过将身体热量转化为电能为物联网,人工智能和软机器人提供动力至关重要.
- 这些设备实际应用的关键性能参数以前被忽视了.
- 现有的设备往往缺乏必要的耐用性,响应性和效率,以实现广泛采用.
研究的目的:
- 开发一种具有增强性能指标的新型三维 (3D) 柔性热电装置.
- 解决可穿戴热电发电机中的关键被忽视的参数.
- 为了证明该设备在集成智能系统中的适用性.
主要方法:
- 制造一个3D灵活的热电装置,其内部结构是刚性的,外部结构是灵活的织物结构.
- 整合静态空气口袋,以创建一个稳定的外平面温度差.
- 测试设备性能,包括温度检测准确性,弹性,压缩响应,信号稳定性,透气性和可洗性.
主要成果:
- 实现了精确的温度信号检测,精度高达0.02K.
- 证明了出色的弹性 (>10,000个压缩周期) 和超快的压缩响应 (20毫秒).
- 在50%的压力应变下报告了稳定的输出信号,高透气性 (1300 mm s-1),可冲洗性,超过了当前的基准.
- 成功地将该设备集成到智能口罩和智能手套系统中.
结论:
- 开发的3D灵活热电装置在关键指标上表现出前所未有的性能,满足可穿戴应用的实际要求.
- 该设备的独特结构促进了有效的体温收集和精确的温度传感.
- 这项技术在下一代可穿戴电子产品和智能系统中具有广泛应用的重大前景.
