Новый дизайн схемы повышает износоустойчивые термоэлектрические генераторов — Код НЛО | UFO code

Используя гибкие проводящие полимеры и новые схемы, напечатанные на бумаге, исследователи продемонстрировали доказанные концептуальные носимые термоэлектрические генераторы, которые могут собирать энергию из тепла тела для питания простых биодатчиков

Новый дизайн схемы повышает износоустойчивые термоэлектрические генераторов

Новый дизайн схемы повышает износоустойчивые термоэлектрические генераторов

Используя гибкие проводящие полимеры и новые схемы, напечатанные на бумаге, исследователи продемонстрировали доказанные концептуальные носимые термоэлектрические генераторы, которые могут собирать энергию из тепла тела для питания простых биодатчиков для измерения частоты сердечных сокращений, дыхания или других факторов.

Из-за их симметричных структур фрактальной проводки устройства могут быть отрезаны до размеров, необходимых для обеспечения требований к напряжению и мощности для конкретных приложений. Модульные генераторы могут быть напечатаны на струйной печати на гибких подложках, в том числе в ткани, и изготовлены с использованием недорогих рулонных технологий.

«Притягательность термоэлектрических генераторов заключается в том, что вокруг нас есть тепло, - говорит Аканша Менон (Akanksha Menon), доктор философии студент в Школе машиностроения Вудраффа в Технологическом институте Джорджии. «Если мы сможем использовать немного тепла и превратить его в электричество за недорого, в этом есть большая ценность. Мы работаем над тем, как производить электричество с тепла от тела».

Исследование, поддержанное PepsiCo, Inc. и Управлением научных исследований ВВС, было опубликовано в Интернете в Журнале прикладной физики 28 сентября.

Термоэлектрические генераторы, которые преобразуют тепловую энергию непосредственно в электричество, уже доступны в течение многих десятилетий, но в стандартных конструкциях используются негибкие неорганические материалы, которые слишком токсичны для использования в пригодных для носки устройствах. Выходная мощность зависит от разности температур, которая может создаваться между двумя сторонами генераторов, что в зависимости от теплоты кузова. Получение достаточной тепловой энергии из небольшой области контакта на коже увеличивает проблему, а внутреннее сопротивление в устройстве в конечном итоге ограничивает выходную мощность.

Чтобы преодолеть это, Менон и сотрудники лаборатории ассистента профессора Шеннон Йи (Shannon Yee) разработали устройство с тысячами точек, состоящее из чередующихся полимеров типа p и n-типа в плотно упакованной компоновке. Их структура преобразует больше тепла на единицу площади из-за большой плотности упаковки, обеспечиваемой струйными принтерами. Помещая полимерные точки ближе друг к другу, длина соединительной линии уменьшается, что, в свою очередь, снижает общее сопротивление и приводит к более высокой выходной мощности устройства.

«Вместо того, чтобы соединять полимерные точки с традиционным шаблоном прокладки серпентина, мы используем схемы прокладки, основанные на кривых заполнения пространства, таких как рисунок Гильберта - непрерывная кривая заполнения пространства», - сказал Кьяраш Гордиз (Kiarash Gordiz), соавтор, который работал над проект, пока он был кандидатом наук. студент в Georgia Tech. «Преимущество здесь в том, что шаблоны Гильберта допускают поверхностную конформацию и само локализацию, что обеспечивает более равномерную температуру на устройстве».

Новая схема также имеет еще одно преимущество: ее фрактально-симметричная конструкция позволяет разрезать модули вдоль границ между симметричными областями, чтобы обеспечить точно напряжение и мощность, необходимые для конкретного приложения. Это устраняет необходимость в силовых преобразователях, которые добавляют сложность и отводят энергию от системы.

«Это ценно в контексте ношения, где вам нужно как можно меньше компонентов, - сказал Менон. «Мы считаем, что это может быть действительно интересным способом расширения использования термоэлектриков для носимых устройств».

До сих пор устройства были напечатаны на обычной бумаге, но исследователи начали изучать использование тканей. Как бумага, так и ткань являются гибкими, но ткань может быть легко интегрирована в одежду.

«Мы хотим интегрировать наше устройство в коммерческий текстиль, который люди носят каждый день», - сказал Менон. «Люди чувствовали бы себя комфортно в этих тканях, но они могли бы что-то принести с теплотой от своих тел».

С новым дизайном исследователи ожидают получить достаточно электроэнергии для питания небольших датчиков в диапазоне микровиттов до милливатт. Этого было бы достаточно для простых датчиков сердечного ритма, но не для более сложных устройств, таких как фитнес-трекеры или смартфоны. Генераторы также могут быть полезны для дополнения батарей, позволяя устройствам работать в течение более длительных периодов времени.

Среди предстоящих задач - защита генераторов от влаги и определение того, насколько близко они должны быть к коже для передачи тепловой энергии, оставаясь при этом удобными для ношения.

Исследователи используют коммерчески доступные материалы p-типа и работают с химиками в Georgia Tech для разработки лучших полимеров n-типа для будущих поколений устройств, которые могут работать с небольшими перепадами температур при комнатной температуре. Тепло тела производит дифференциалы всего на пять градусов по сравнению со сто градусов для генераторов, используемых в составе трубопроводов и паропроводов.

«Одним из будущих преимуществ этого класса полимерного материала является потенциал для недорогого и богатого термоэлектрического материала, который будет иметь по своей природе низкую теплопроводность», - сказал Йи, который руководит лабораторией в рамках Школы механизации Woodruff. «Сообщество органической электроники добилось огромных успехов в понимании электронных и оптических свойств материалов на основе полимеров. Мы строим эти знания, чтобы понять термический и термоэлектрический транспорт в этих полимерах, чтобы обеспечить новые функциональные возможности устройства».Среди других перспектив для разрабатываемых материалов - локализованные устройства охлаждения, которые обращают вспять процесс, используя электричество для перемещения тепловой энергии с одной стороны устройства на другую. Охлаждение только частей тела может обеспечить восприятие комфорта без стоимости крупномасштабного кондиционирования воздуха, сказал Йи.

Источник

Нравится
Не нравится
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!

Другие новости

Лекарь из иного мира

Туманная фигура слегка покачнулась в дверях, и из её горящих глаз ударили в Бориса два луча света." Конец сентября 1991 года. Самое начало бабьего лета. Город Батайск Ростовской области. Семь часов вечера.

Зачем прилетают НЛО?

Считается, что впервые загадочные объекты в воздухе, ныне всем известные НЛО, были достоверно зарегистрированы в годы Второй мировой войны. 14 октября 1943 года во время бомбежки немецкого города

Похищаемые и их свидетельские показания

Я понимаю, что интеграция пришельцев в человеческое общество звучит смешно. Идея, что чужеродно/человеческие гибриды живут на Земле, по природе нелепа. Моим любимым вопросом во время интервью был

Авторизация

Поделиться ...