实现体热供电的新型可穿戴设备

科技日报记者 张佳欣

根据最新一期《先进功能材料》杂志上发表的一项研究，美国卡内基梅隆大学机械工程系研究小组开发了一种只能用体温给医疗保健仪器供电的设备，有望解决可穿戴设备充电的问题。

图片来源：卡内基梅隆大学工程学院

现代生活中，设备电池没电会带来很多麻烦。特别是对于那些依靠可穿戴的医疗保健设备来监测血糖，跟踪心脏功能的人来说，花费过多的时间充电可能会带来很大的风险。特别是对于那些依靠可穿戴的医疗保健设备来监测血糖，跟踪心脏功能的人来说，花费过多的时间充电可能会带来很大的风险。

研究者将热能发电机与脉搏血氧仪传感器结合起来。通过3D打印橡胶将热能发电机与液态金属和半导体结合在一起，成为柔性可拉伸的可穿戴装置。其关键在于，它们采用了液态金属环氧树脂复合材料，提高了热电元件与设备和身体接触点之间的导热性能。这种设计比这个团队过去的研究提高了大约40倍的功率密度。

研究人员在参与者休息和锻炼时，为了测试其电压输出，将设备戴在胸部和手腕上。结果表明，当参与者移动时，他们手腕上的设备输出更大。原因在于运动时，设备的一边会因为气流增大而冷却，另一边会因为体温升高而变热。步行与跑步创造了理想的温差，可为设备供电。

该系统的设计旨在通过无缝材料的集成，在软材料、温差中实现高机械性和热电性能。（TEG）在阵列设计、低功耗电路板设计和机载电源管理方面取得了进步。

本文第一作者梅森·扎丹表示，这是走向无电池可穿戴电子产品的第一步。今后，研究小组还将提高电气性能，使其从概念验证转变为实际使用的产品。