能量敷料：由人体热量驱动的传感器
2020-02-07 16:53:07 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
热电材料利用温度梯度现象来实现发电。它们有望利用人体热量为可穿戴设备供电，从而消除对电池的需求，但是当前的热电材料缺乏灵活性、强度和弹性，无法避免永久性损坏。
一种可拉伸并实现自我修复的材料利用人体的热量进行发电，可以为可穿戴电子设备持续供电。研究人员精心地结合了三种有机化合物，开发出一种既可以拉伸又可以自我修复的热电材料原型。该材料可以实现自发电，其坚固度足够承受来自日常生活的压力和应力。
佩戴在皮肤上或作为植入物的传感器正变得日趋流行，以收集个人医疗生物数据。传感器可以监测人类健康的重要标志，如心率、血压、大脑活动、肌肉运动、卡路里燃烧和某些化学物质的释放。最终目标是自供电可穿戴技术，但是这些技术需要可靠且持久的电源。
佩戴在皮肤上的传感器很快就可以靠人体热量提供电能
热电材料利用温度梯度现象来实现发电。它们有望利用人体热量为可穿戴设备供电，从而消除对电池的需求，但是当前的热电材料缺乏灵活性、强度和弹性，无法避免永久性损坏。
据麦姆斯咨询报道，由来自阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的Derya Baran和Seyoung Kee所带领的研究团队最近在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上发表了一项研究。在该研究中，他们混合了高导电性热电聚合物PETOT:PSS（聚（3,4-乙烯二氧噻吩）-聚苯乙烯磺酸）、二甲基亚砜（一种能够增强PETOT:PSS性能的有机化合物）和Triton X-100（一种粘性凝胶状试剂，可促进与PETOT:PSS进行氢键键合）。
Kee表示，“最终材料成份对提供我们所需的弹性和自我修复特性至关重要。”
研究人员使用3D打印机将其混合物掺入厚薄膜中，然后在压力下测试这些薄膜的热电性能。首先，他们发现薄膜两侧之间的温差为32摄氏度，产生的最大功率输出为12.2纳瓦（nw）。
随后，该团队用刀片将薄膜切成两半，以测试薄膜的自我修复能力，同时为LED灯进行供电。
Kee指出，“令人惊讶的是，在切割过程中或切割后，LED灯的灯光都没有熄灭，我重复进行了10次切割活动，但是它在不到1秒钟内就能自我修复，输出功率为初始值的85%。”
此外，当研究人员将薄膜拉伸至比原始尺寸长三分之一左右时，它仍然可以稳定供电。
Kee强调道，“穿戴式电子设备在持续压力下，其电源很容易断开，我们的材料可以提供持续且可靠的动力，因为它可以变形、拉伸，最为重要的是具备自我修复能力。”
除了高效的生物传感器和发射器，12纳瓦不足以驱动多种设备，但这是一个充满希望的开端。
Kee补充道，“我们已经证明，使用3D打印可以轻松制备此类材料，这是一种非常流行且实用的技术。下一步，我们将寻找具有更好热电性能的材料，以便在不久的将来可以产生更大的功率。”
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.201905426
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