El nuevo tejido puede cosechar calor de la carrocería para mover por motor pequeña microelectrónica usable

Muchos biosensores usables, transmisores de datos y avances similares de la tecnología para la supervisión de salud personalizada ahora “creativo se han miniaturizado,” dice al químico Trisha Andrew de los materiales en la universidad de Massachusetts Amherst, pero requieren mucha energía, y las fuentes de energía pueden ser abultadas y pesadas. Ahora ella y su parte de Allison del tilo del estudiante del Ph.D. que han desarrollado un tejido que puede cosechar calor de la carrocería para mover por motor pequeña microelectrónica usable tal como perseguidores de la actividad.

Escribiendo en una edición en línea temprana de las tecnologías de materiales avanzados, Andrew y Allison explican que en teoría, el calor de la carrocería puede producir potencia aprovechándose de la diferencia entre la temperatura del cuerpo y el aire ambiente del enfriador, un efecto “termoeléctrico”. Los materiales con alta conductividad eléctrica y conductividad térmica inferior pueden mover la carga eléctrica desde una región caliente hacia más fresca de esta manera.

Una cierta investigación ha mostrado que las pequeñas cantidades de potencia se pueden cosechar de un cuerpo humano durante un día laborable de ocho horas, pero los materiales especiales necesarios actualmente son o muy costosos, tóxico o ineficaz, señalan. Andrew dice, “qué nos hemos convertido somos películas biocompatibles, flexibles y ligeras de una vapor-huella de la manera económicamente del polímero hechas de materiales diarios, abundantes sobre los tejidos de algodón que tienen arriba suficiente propiedades termoeléctricas para rendir voltaje térmico bastante alto, suficientes para mover por motor un pequeño dispositivo.”

Para este trabajo, los investigadores se aprovecharon de las propiedades de transporte naturalmente de pocas calorías de lanas y del algodón para crear la ropa termoeléctrica que puede mantener un gradiente de temperatura a través de un dispositivo electrónico conocido como pila térmica, que calor de convertidos a la energía eléctrica incluso durante largos periodos del desgaste contínuo. Esto es una consideración práctica para asegurar que el material conductor va a estar eléctricamente, mecánicamente y térmicamente establo en un cierto plazo, notas de Andrew.

“Esencialmente, capitalizamos en la propiedad que aislaba básica de tejidos para resolver un prolongado problema en la comunidad del dispositivo,” ella y Allison resume. “Creemos que este trabajo será interesante a los ingenieros del dispositivo que intentan explorar las nuevas fuentes de energía para la electrónica usable y a los proyectistas interesados en crear la ropa elegante.”

Específicamente, ella creó su pila térmica del todo-tejido por la vapor-impresión un polímero de conducta conocido como polivinílico persistente p-dopada (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT-Cl) sobre una apretado-armadura y una forma de la ambiente-armadura de tejido de algodón comercial. Ella entonces integró esta pila térmica en una banda especialmente diseñada, usable que genera mayores de 20 milivoltios de los termo-voltajes cuando es desgastada en la mano.

Los investigadores probaron la durabilidad de la capa de PEDOT-CI frotando o el lavar planchar recubrió tejidos en agua caliente y funcionamiento el fijar explorando el micrográfo de electrón, que mostró que la capa “no se quebró, no delaminate ni quitó mecánicamente sobre ser lavado ser planchado o desgaste, confirmando la aspereza mecánica del PEDOT-CI vapor-impreso.”

Midieron la conductividad eléctrica superficial de las capas usando una antena a la medida y encontraron que el algodón más flojo de la armadura demostró una conductividad más alta que el material más apretado de la armadura. Las conductividades de ambos tejidos “seguían siendo en gran parte sin cambios después de frotar y lavando planchando,” agregan.

Usando una cámara térmica, establecieron que la muñeca, la palma y las armas superiores de voluntarios irradiaron la mayoría del calor, así que Andrew y Allison produjeron las bandas hechas punto elásticas del tejido termoeléctrico que se pueden desgastar en estas áreas. El lado exterior aire-expuesto de la banda es aislado de calor de la carrocería por espesor de la hilaza, mientras que solamente el lado sin recubrimiento de la pila térmica contacto la piel para reducir el riesgo de reacción alérgica a PEDOT-CI, ellos señala.

Los investigadores observan que la transpiración aumentó importante el rendimiento del thermovoltage del brazal elástico, que no era asombrosamente, como el algodón húmedo se sabe para ser un mejor conductor del calor que tejidos secos, él observa. Podían apagar la transferencia de calor a voluntad insertando una capa plástica calor-reflexiva entre la piel del portador y la banda, también.

Totales, dicen, “mostramos que el proceso reactivo de la capa del vapor crea las pilas térmicas mecánico-rugosas del tejido” con “notable-altos factores de potencia termoeléctricos” en los diferenciales de la baja temperatura comparados a los dispositivos tradicionalmente producidos. “Además, describimos las mejores prácticas para las pilas térmicas naturalmente de integración en la ropa, que permiten para que los gradientes de temperatura importantes sean mantenidos a través de la pila térmica a pesar de desgaste contínuo.”