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无电池手表:新技术使用薄膜利用体热发电

新技术的实际应用
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新技术的实际应用
首尔国立大学的研究人员设计出了一种完全扁平的可穿戴式电源,它能迫使热量侧向流动以产生电能,有望在未来实现智能服装和健康监测器的无电池化。
Concept / Prototype Science

热电发电机通过捕捉温暖表面与较冷环境之间的温差来产生电能。虽然这些设备在利用人体热量为可穿戴电子设备持续供电方面前景广阔,但将其制成轻薄、舒适的薄膜却是一项重大的科学挑战。由于这些薄膜非常薄,人体热量会直接垂直穿过薄膜进入周围的空气中--就像热量从一张纸上散失一样,没有明显的冷热区域,从而限制了发电量。

一直以来,工程师们通过折叠材料或建造笨重的三维支柱结构来绕过这一问题,但遗憾的是,这样做牺牲了薄膜轻质、灵活的特性。为了解决这个问题,首尔国立大学的一个研究小组设计出了一种突破性的解决方案,使设备保持完全平整。他们在《科学进展》(Science Advances)杂志上详细介绍了这种新型 "伪横向热电发生器",它从根本上改变了热能的传播方式。

研究人员设计了一种专门的弹性硅胶底座,而不是让热量直接向上和向外散发。通过将导热纳米铜粒子嵌入底座的特定部分,他们迫使人体热量沿着材料侧向流动。这种横向运动成功地在平面上形成了相邻的冷暖区。它模拟了热流和电流成直角运动的复杂物理效应,纯粹通过结构设计实现了可用的温度梯度。

由于整个装置采用简单的油墨打印工艺制作,因此具有高度的灵活性和可扩展性。元件可以像积木一样模块化组装,以适应各种形状和尺寸。这个新平台为新一代舒适贴肤的自供电智能可穿戴设备铺平了道路。

资料来源

科学进步

图片来源:Juhyung Park 等人,All-solution-processed scalable and wearable organic thermoelectrics by structurally mimicking transverse thermoelectric effects(通过结构模仿横向热电效应实现可扩展和可穿戴的有机热电),Science Advances (2026)

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Chibuike Okpara, 2026-03-21 (Update: 2026-03-21)