Ciepło skóry człowieka uruchamia diodę LED. Niezwykły wynalazek naukowców z USA
Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali elastyczne urządzenie, które zapala diodę LED, wykorzystując jedynie ciepło skóry noszącego je użytkownika. Czy wynalazek zrewolucjonizuje rynek przenośnej elektroniki?
Spis treści:
- Prototyp z USA. Ciepło z ciała zamienię w energię elektryczną
- Nowość w elastyczności
- Jak działa nowy wynalazek?
- Jak będzie można wykorzystać nowy wynalazek?
Jedną z największych wad smartwatchów i lampek sportowych, które służą na przykład biegaczom, jest to, że ich baterie w końcu się wyczerpują. Ale co by było, gdyby w przyszłości tego typu urządzenia mogły wykorzystywać do zasilania ciepło ciała człowieka?
Prototyp z USA. Ciepło z ciała zamienię w energię elektryczną
Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego w USA opracowali elastyczne i trwałe urządzenie, które konwertuje ciepło z ciała w energię elektryczną. Na razie można je wykorzystać do zasilania małej elektroniki, takiej jak baterie, czujniki lub diody LED. Jak zapewniają naukowcy, urządzenie to jest również odporne. Działa nawet po kilkukrotnym przebiciu, a następnie rozciągnięciu 2000 razy.
Na razie jest to prototyp. Wynalazek opisano właśnie na łamach czasopisma naukowego „Advanced Materials”.
Nowość w elastyczności
Tradycyjnie urządzenia wykorzystujące ciepło do generowania energii elektrycznej są sztywne i kruche. To opracowane przez zespół pod kierunkiem Mohammada Malakootiego, adiunkta inżynierii mechanicznej Uniwersytetu Waszyngtońskiego, jest bardzo elastyczne i miękkie, dzięki czemu może dopasować się do kształtu ramienia. – Miałem tę wizję dawno temu. Po umieszczeniu urządzenia na skórze wykorzystuje ono ciepło ciała do bezpośredniego zasilania diody LED. Po założeniu urządzenia dioda LED zapala się. Wcześniej nie było to możliwe – mówi Malakooti.
Urządzenie to zaprojektowano od podstaw. Naukowcy rozpoczęli od symulacji, aby określić najlepszą kombinację materiałów i struktur urządzenia. Następnie prawie wszystkie komponenty stworzyli sami w laboratorium.
Jak działa nowy wynalazek?
Urządzenie składa się z trzech zasadniczych warstw. W środku znajdują się sztywne półprzewodniki termoelektryczne, które przekształcają ciepło w energię elektryczną. Półprzewodniki te są otoczone wydrukowanymi w 3D kompozytami o niskiej przewodności cieplnej. To poprawia konwersję energii i zmniejsza wagę urządzenia.
Aby zapewnić rozciągliwość, przewodność i samoregenerację elektryczną, półprzewodniki są połączone z drukowanymi ścieżkami ciekłego metalu. Dodatkowo, krople ciekłego metalu są osadzone w zewnętrznych warstwach urządzenia. Wszystko po to, aby poprawić przenoszenie ciepła do półprzewodników i zachować elastyczność. Wszystkie elementy oprócz półprzewodników zaprojektowano i opracowano w waszyngtońskim laboratorium Malakootiego.
Jak będzie można wykorzystać urządzenie?
Według twórców urządzenia technologię będzie można zastosować nie tylko w przypadku tzw. wareables, ale też tych urządzeń elektronicznych, które się nagrzewają.
– Można sobie wyobrazić przyklejenie go do rozgrzanej elektroniki i wykorzystanie nadmiaru ciepła do zasilania małych czujników. Mogłoby to być szczególnie pomocne w centrach danych, gdzie serwery i sprzęt komputerowy zużywają znaczną ilość energii elektrycznej i generują ciepło, a jeszcze więcej energii elektrycznej potrzeba do ich chłodzenia. Nasze urządzenia mogą przechwytywać to ciepło i wykorzystywać je do zasilania czujników temperatury i wilgotności – zapewnił Malakooti.
Co ciekawe, urządzenie działa też w drugą stronę. To znaczy, że może przekształcać energię elektryczną na ciepło. – Mamy nadzieję, że pewnego dnia dodamy tę technologię do systemów rzeczywistości wirtualnej i innych akcesoriów do noszenia, aby stworzyć wrażenia gorąca i zimna na skórze lub zwiększyć ogólny komfort – wyjaśnił pierwszy autor publikacji.
Źródło: „Advanced Materials”.
Nasz autor
Szymon Zdziebłowski
Dziennikarz naukowy, z wykształcenia archeolog śródziemnomorski. Przez wiele lat był związany z Serwisem Nauka w Polsce PAP. Opublikował m.in. dwa przewodniki turystyczne po Egipcie, a ostatnio – popularnonaukową książkę „Wielka Piramida. Tajemnice cudu starożytności” o największej egipskiej piramidzie.