可穿戴健康技術(shù)效率升級

北卡羅萊納州立大學(xué)的工程師展示了一種柔性設備，該設備可以從人體收集熱能來(lái)監測健康。 該設備超越了所有其它將人體熱量用作唯一能源的柔性設備。

在《Applied Energy 》上發(fā)表的一篇論文中，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員報告說(shuō)，他們在2017年首次報告了柔性人體集熱器的重大改進(jìn)。集熱器利用人體的熱能為可穿戴技術(shù)提供動(dòng)力-想想可以測量您的心率的智能手表 、血氧、葡萄糖和其他健康參數-無(wú)需為電池充電。 該技術(shù)依賴(lài)于管理將熱能轉換為電能的剛性熱電收集器的相同原理。

北卡羅來(lái)納州立大學(xué)電氣與計算機工程學(xué)教授，論文的相應作者M(jìn)ehmet Ozturk提到了與柔性設備良好的皮膚接觸以及對設備佩戴者的人體工程學(xué)和舒適性考慮，這是設計柔性集熱器的核心原因。

但是，柔性設備的性能和效率目前遠遠落后于剛性設備，后者在將人體熱量轉化為可用能量方面能力卓越。

Ozturk說(shuō)：“本文報道的柔性設備明顯優(yōu)于迄今為止報道的其他柔性設備，并且接近剛性設備的效率，這非常令人鼓舞?！?/p>

最初在2017年報道的概念驗證TEG使用了半導體元件，這些半導體元件使用由EGaIn（一種鎵和銦的無(wú)毒合金）制成的液體-金屬互連串聯(lián)電連接。EGaIn提供了類(lèi)似金屬的導電性和可拉伸性。 整個(gè)裝置嵌入可拉伸的有機硅彈性體中。

升級后的設備采用相同的體系結構，但它顯著(zhù)改善了先前版本的熱工學(xué)，同時(shí)增加了負責將熱量轉化為電能的半導體元件的密度。 改進(jìn)之一是改進(jìn)的有機硅彈性體-本質(zhì)上是一種橡膠-封裝了EGaIn互連。

Ozturk說(shuō)：“關(guān)鍵是使用摻有石墨烯薄片和EGaIn的高導熱硅酮彈性體?！?彈性體提供抗刺穿的機械強度，同時(shí)改善了設備的性能。 他說(shuō)：“使用這種彈性體可使我們將導熱率（傳熱率）提高六倍，從而改善了橫向熱量的傳播?！?/p>

Ozturk補充說(shuō)，該技術(shù)的優(yōu)勢之一是它消除了設備制造商開(kāi)發(fā)新的柔性熱電材料的需求，因為它采用了與剛性設備中使用的完全相同的半導體元件。  Ozturk說(shuō)，未來(lái)的工作將集中在進(jìn)一步提高這些柔性設備的效率上。