Il nuovo fabbricato può raccogliere il calore dell'organismo per alimentare la piccola microelettronica portabile

Molti biosensori portabili, trasmettitori di dati e simili avanzamenti di tecnologia per la sorveglianza dello stato di salute personale ora “creativamente sono stati miniaturizzati,„ dice il chimico Trisha Andrew dei materiali all'università di Massachusetts Amherst, ma richiedono molta energia e le alimentazioni possono essere ingombranti e pesanti. Ora lei ed il suo rapporto di Allison del tiglio dello studente di Ph.D. che hanno sviluppato un fabbricato che può raccogliere il calore dell'organismo per alimentare la piccola microelettronica portabile quali gli inseguitori di attività.

Scrivendo in un'edizione online in anticipo delle tecnologie dei materiali avanzate, Andrew ed Allison spiegano che nella teoria, il calore dell'organismo può produrre la potenza approfittando della differenza fra la temperatura corporea e l'aria ambientale del dispositivo di raffreddamento, un effetto “termoelettrico„. I materiali con alta conduttività elettrica e la conducibilità termica bassa possono avanzare la carica elettrica da una regione calda verso più fresca in questo modo.

Una certa ricerca ha indicato che le piccole quantità di potenza possono essere raccolte da un corpo umano durante un giorno feriale di otto ore, ma i materiali speciali stati necessari attualmente sono o molto costosi, tossico o inefficiente, precisano. Andrew dice, “che cosa ci siamo sviluppati siamo pellicole biocompatibili, flessibili e leggere di una vapore-stampa di modo a buon mercato del polimero fatte dei materiali di ogni giorno e abbondanti sui fabbricati di cotone che hanno su abbastanza beni termoelettrici per rendere la tensione termica equo alta, abbastanza per alimentare una piccola unità.„

Per questo lavoro, i ricercatori hanno approfittato dei beni di trasporto naturalmente a calore ridotto di lana e di cotone per creare gli indumenti termoelettrici che possono mantenere un gradiente geotermico attraverso un apparecchio elettronico conosciuto come un batterio termofilo, che calore di convertiti ad energia elettrica anche per i lungi periodi di usura continua. Ciò è una considerazione pratica per assicurare che il materiale conduttivo stia andando essere elettricamente, meccanicamente e termicamente stalla col passare del tempo, note di Andrew.

“Essenzialmente, abbiamo sfruttato i beni d'isolamento di base dei fabbricati per risolvere un problema di lunga durata nella comunità dell'unità,„ lei ed Allison riassume. “Crediamo che questo lavoro sia interessante agli ingegneri dell'unità che cercano di esplorare le nuove fonti di energia per elettronica portabile ed i progettisti interessati a creare gli indumenti astuti.„

Specificamente, hanno creato il loro batterio termofilo del tutto fabbricato da vapore-stampa un polimero di conduzione conosciuto come poli con insistenza P-verniciato (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT-Cl) su un stretto-tessuto e su un modulo del media-tessuto del fabbricato di cotone commerciale. Poi hanno integrato questo batterio termofilo in una banda specialmente progettata e portabile che genera i maggiori di 20 millivolt di termo-tensioni una volta consumata sulla mano.

I ricercatori hanno verificato la durevolezza del rivestimento di PEDOT-CI sfregando o lavare e ha ricoperto i fabbricati in acqua calda e la prestazione di valutazione dal microscopio elettronico a scansione, che ha indicato che il rivestimento “non ha incrinato, non non delaminate o meccanicamente non ha lavato via essendo lavando e o erosa, confermante l'irregolarità meccanica del PEDOT-CI vapore-stampato.„

Hanno misurato la conduttività elettrica di superficie dei rivestimenti facendo uso di una sonda su misura ed hanno trovato che il cotone più sciolto del tessuto ha dimostrato il più alta conducibilità che il materiale più stretto del tessuto. Le conducibilità di entrambi i fabbricati “sono rimanere in gran parte immutate dopo la lucidatura e lavando e,„ aggiungono.

Facendo uso di una macchina fotografica termica, hanno stabilito che la manopola, la palma ed i braccia dei volontari irradiassero la maggior parte del calore, in modo da Andrew ed Allison hanno prodotto le bande tricottate elastiche di fabbricato termoelettrico che possono essere indossate in queste aree. Il lato esterno aero-esposto della banda è isolato dal calore dell'organismo da spessore del filato, mentre soltanto il lato non rivestito del batterio termofilo contatta l'interfaccia per ridurre il rischio di reazione allergica a PEDOT-CI, essi precisa.

I ricercatori notano che la traspirazione ha aumentato significativamente l'output di thermovoltage del bracciale elastico, che non era sorprendente, come il cotone umido è conosciuto per essere un migliore conduttore del calore che i fabbricati asciutti, essi osserva. Potevano spegnere lo scambio di calore a volontà inserendo un livello di plastica calore-riflettente fra l'interfaccia dell'indossatore e la banda, pure.

In generale, dicono, “indichiamo che il processo di rivestimento reattivo del vapore crea i batteri termofili meccanico-irregolari del fabbricato„ con “i fattori di potenza termoelettrici notevole alti„ ai differenziali di bassa temperatura confrontati alle unità tradizionalmente prodotte. “Più ulteriormente, descriviamo i best practice per i batteri termofili naturalmente d'integrazione negli indumenti, che tengono conto i gradienti geotermici significativi essere mantenuti attraverso il batterio termofilo malgrado usura continua.„