新技術：3 Dプリントフレキシブルウェアラブルデバイス用体温発電

健康モニタリング、フィットネストラッカーから仮想現実イヤホンまで、ウェアラブル電子製品は私たちの日常生活の一部になっています。米ワシントン大学の研究者はこのほど、「先進エネルギー材料」誌に、体熱を電気エネルギーに変換するフレキシブルウェアラブル熱電設備を初めて開発したと発表した。この装置は一般的に結合するのが難しい特性を持っている：柔軟で伸縮性があり、堅牢で効率的である。

ワシントン大学機械工業助教授のムハンマド・マラクディ氏は、「周囲の環境に浪費されている熱エネルギーを集めると、これは100%の収益になります。しかし、このエネルギーを自己給電型電子機器に使用するには、より高い電力密度が必要です。3 Dプリントを利用して製造されたストレッチ可能な電子機器は、効率を高め、シームレスにウェアラブル機器にまとめることができます」

研究者は30%の歪みの下で15000回以上の引張サイクルを行った後も完全な機能を維持するプロトタイプデバイスを製造し、これはウェアラブル電子デバイスとフレキシブルロボットにとって非常に理想的である。従来の引張可能な熱電発電機に比べて、この装置の電力密度は6.5倍向上した。

このようなプロトタイプ装置を製造するために、研究者は各層にエンジニアリング機能と構造特性を持つ複合材料を3 Dプリントし、充填材料は液状金属合金を含み、高い導電性と熱伝導性を提供することができる。これらの合金は、引張不能、非効率熱伝達、複雑な製造プロセスなど、従来の設備の限界を解決した。チームは中空微小球を埋め込み、コア層の半導体に熱を導き、設備の重量を軽減した。

研究者によると、彼らはこのデバイスを伸張可能な織物生地や曲面に印刷することができ、これは将来のデバイスが衣類や他の物体に応用できることを示している。この研究のユニークな側面の1つは、材料の合成からデバイスの製造と特徴付けまでのすべての範囲をカバーしており、これにより研究者は自由に新しい材料を設計し、創造力を発揮することができる。