A tela nova pode colher o calor do corpo para pôr a microeletrônica wearable pequena

Muitos biosensors wearable, transmissores de dados e avanços similares da tecnologia para a monitoração de saúde personalizada “foram miniaturizados agora criativa,” diz o químico Trisha Andrew dos materiais na universidade de Massachusetts Amherst, mas exigem muita energia, e as fontes de energia podem ser volumosas e pesadas. Agora ela e seu relatório de Allison do Linden do estudante do Ph.D. que desenvolveram uma tela que possa colher o calor do corpo para pôr a microeletrônica wearable pequena tal como perseguidores da actividade.

Escrevendo em uma edição em linha adiantada de tecnologias de materiais avançados, Andrew e Allison explicam que na teoria, o calor do corpo pode produzir a potência se aproveitando a diferença entre a temperatura corporal e o ar ambiental do refrigerador, um efeito “termoelétrico”. Os materiais com condutibilidade elétrica alta e baixa condutibilidade térmica podem mover a carga elétrica de uma região morna para mais fresca desta maneira.

Alguma pesquisa mostrou que as pequenas quantidades de potência podem ser colhidas de um corpo humano sobre um dia útil de oito-hora, mas os materiais especiais necessários são presentemente ou muito caros, tóxico ou incapaz, indicam. Andrew diz, “o que nós nos tornamos somos filmes biocompatible, flexíveis e de pouco peso de uma vapor-cópia da maneira barata do polímero feitos de materiais diários, abundantes nos tecidos de algodão que têm altamente bastante propriedades termoelétricos para render a tensão térmica razoavelmente alta, bastante para pôr um dispositivo pequeno.”

Para este trabalho, os pesquisadores aproveitaram-se das propriedades de transporte naturalmente baixas do calor das lãs e do algodão para criar os vestuários termoelétricos que podem manter um inclinação de temperatura através de um dispositivo electrónico conhecido como uma termopilha, que calor de conversos à energia elétrica mesmo durante longos período do desgaste contínuo. Esta é uma consideração prática para segurar que o material condutor está indo ser electricamente, mecanicamente e tèrmica estábulo ao longo do tempo, notas de Andrew.

“Essencialmente, nós capitalizamos na propriedade de isolamento básica das telas para resolver um problema de longa data na comunidade do dispositivo,” ela e Allison resume. “Nós acreditamos que este trabalho será interessante aos coordenadores do dispositivo que procuram explorar fontes de energia novas para a eletrônica wearable e desenhistas interessados em criar vestuários espertos.”

Especificamente, criaram sua termopilha da todo-tela pela vapor-impressão um polímero de condução conhecido como poli persistente p-lubrificado (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT-Cl) em um apertado-weave e em um formulário do media-weave do tecido de algodão comercial. Integraram então esta termopilha em uma faixa especialmente projetada, wearable que gerasse maiores de 20 milivolts das thermo-tensões quando gasta na mão.

Os pesquisadores testaram a durabilidade do revestimento de PEDOT-CI friccionando ou lavar revestiu telas na água morna e desempenho da avaliação fazendo a varredura a micrografia de elétron, que mostrou que o revestimento “não se rachou, não se delaminate nem não se lavou mecanicamente afastado em cima da lavagem ou a raspa, confirmando a aspereza mecânica do PEDOT-CI vapor-impresso.”

Mediram a condutibilidade elétrica de superfície dos revestimentos usando uma ponta de prova feito por encomenda e encontraram que o algodão mais fraco do weave demonstrou uma condutibilidade mais alta do que o material mais apertado do weave. As condutibilidades de ambas as telas “permaneceram pela maior parte inalteradas após a fricção e lavando,” adicionam.

Usando uma câmera térmica, estabeleceram que o pulso, a palma e os úmeros dos voluntários irradiaram a maioria de calor, assim que Andrew e Allison produziram as faixas feitas malha elásticos da tela termoelétrico que podem ser vestidas nestas áreas. O lado exterior ar-expor da faixa é isolado do calor do corpo pela espessura do fio, quando somente o lado sem revestimento da termopilha contactar a pele para reduzir o risco de reacção alérgica a PEDOT-CI, eles indica.

Os pesquisadores notam que a perspiração aumentou significativamente a saída do thermovoltage da fita elástico, que não era surpreendente, como o algodão úmido é sabido para ser um condutor melhor do calor do que telas secas, ela observa. Podiam desligar a transferência térmica na vontade introduzindo uma camada plástica calor-reflexiva entre a pele do portador e a faixa, também.

Totais, dizem, “nós mostramos que o processo reactivo do revestimento do vapor cria termopilhas mecânico-ásperas da tela” com “os factores de potência termoelétricos notável-altos” nos diferenciais da baixa temperatura comparados aos dispositivos tradicional produzidos. “Mais, nós descrevemos melhores práticas para termopilhas naturalmente de integração nos vestuários, que permitem inclinações de temperatura significativos ser mantidos através da termopilha apesar do desgaste contínuo.”