Elastyczne urządzenie zasilane za pomocą ciepła ludzkiego ciała
Elastyczne urządzenie, które wykorzystuje ciepło skóry do swojego zasilania, nie będzie potrzebowało już klasycznej ładowarki.
Jednym z wyzwań w używaniu nowoczesnych gadżetów, takich jak opaski fitness czy inne urządzenia ubieralne, jest konieczność ich regularnego ładowania. Rozwój technologii może w przyszłości sprawić, że urządzenia te będą mogły korzystać z energii ciepła generowanego przez ludzkie ciało, eliminując problem rozładowujących się baterii.
Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali prototyp elastycznego i trwałego urządzenia, które pozyskuje energię z ciepła skóry i przekształca ją w prąd elektryczny. Dzięki temu można zasilać niewielkie urządzenia elektroniczne, takie jak czujniki, baterie czy diody LED. Urządzenie jest także wytrzymałe – działa bez zarzutu nawet po przebiciu i po wielokrotnym rozciągnięciu, co świadczy o jego solidności. Nie posiada żadnego magazynu energii, używana jest jedynie energia, która została wytworzona podczas ogrzania półprzewodników, która natychmiastowo jest użyta.
Urządzenie zostało szczegółowo opisane w artykule opublikowanym 30 sierpnia w czasopiśmie „Advanced Materials”. Nowoczesne rozwiązanie może być szczególnie przydatne w urządzeniach noszonych, ponieważ eliminuje potrzebę ładowania baterii i zwiększa wygodę użytkowania.
Wyróżnia się elastycznością i miękkością, co odróżnia go od tradycyjnych, sztywnych urządzeń przekształcających ciepło w energię. Może dostosowywać się do kształtu ciała, co sprawia, że jest bardziej komfortowy w noszeniu. Przykładowo, sportowcy mogą używać takich urządzeń do monitorowania funkcji życiowych bez odczuwania dyskomfortu. Technologia ma także potencjalne zastosowanie w medycynie, gdzie elastyczne sensory mogą mierzyć stan zdrowia pacjentów. Może także zrewolucjonizować odzież inteligentną, wykorzystując ciepło ciała do zasilania wbudowanej elektroniki, np. diod LED.
Cały projekt urządzenia został stworzony od podstaw. Naukowcy przeprowadzili symulacje, aby znaleźć optymalną kombinację materiałów, a następnie skonstruowali większość komponentów w laboratorium. Urządzenie składa się z trzech warstw: w centralnej części znajdują się sztywne półprzewodniki, które konwertują ciepło na prąd elektryczny. Półprzewodniki są otoczone materiałami o niskiej przewodności cieplnej, co zwiększa efektywność konwersji energii i zmniejsza wagę urządzenia. Dodatkowo, ciekły metal w ścieżkach drukowanych na powierzchni zapewnia przewodność i elastyczność.
Urządzenie nie tylko jest w stanie działać w trudnych warunkach, ale także może zostać użyte w innych obszarach. Na przykład może być przydatne w sprzęcie elektronicznym, który generuje ciepło podczas pracy. Nadmiar tego ciepła można przekształcać na energię do zasilania niewielkich czujników monitorujących. Taka technologia znalazłaby zastosowanie na przykład w centrach danych, gdzie ogromne ilości ciepła pochodzące z serwerów wymagają dodatkowego chłodzenia.
Kolejną zaletą tej technologii jest to, że urządzenie może działać również odwrotnie, ogrzewając lub chłodząc powierzchnie po podłączeniu do zewnętrznego źródła prądu. Może to otworzyć nowe możliwości zastosowań, takie jak w systemach rzeczywistości wirtualnej, gdzie technologia mogłaby generować odczucia ciepła lub zimna na skórze, zwiększając realizm doświadczeń.
Chociaż obecnie badania skupiają się głównie na praktycznym zastosowaniu w urządzeniach noszonych, przyszłość tej technologii wygląda obiecująco. Potencjalne zastosowania mogą obejmować wiele różnych dziedzin, od noszonych gadżetów po zaawansowane systemy do monitorowania ciepła w sprzęcie elektronicznym.
Szymon Ślubowski
