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创新柔性穿戴式设备材料具备自我修复能力

北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)的工程师设计了一个灵活的热电能量收集器,只要使用身体产生的热量,就能为穿戴式电子设备供电。

用于监测各种健康和环境措施的穿戴式装置正变得越来越受欢迎。然而,柔性装置的性能和效率与刚性装置相较仍然逊色许多,在将体热转换成可用能量的能力方面,刚性装置远较柔性装置优越。

设计人员因此开发了新的柔性热电收集机,在不影响设备质量前提下提供与刚性设备类似或更好的效率。北卡罗来纳州立大学的电气与计算器工程教授Mehmet Ozturk指出,以便利性和舒适性来说,柔性设备更适合与皮肤接触和长期配戴。

Ozturk介绍,柔性收集机的关键挑战之一,是必须使用可靠的低电阻互连来串联热电组件。“我们使用镓和铟的液态金属,这是一种称之为EGaIn的常见的无毒合金,用来连接热电的接脚,”Ozturk说。“这些连接的电阻非常低,这非常重要,因为产生的功率与电阻成反比:低电阻意味着更多的功率。

图:柔性热电组件中的液态金属能自我修复。

由于使用了液态金属,因此新的材料也具备自愈功能。一旦连接断裂,液态金属会重新连接,使设备再次有效地工作,而刚性设备无法自愈。

Ozturk表示,未来他们还将通过使用材料和技术进一步消除寄生电阻,提高这些柔性器件的效率。

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