跳到主要内容
研究与创新

新设计可提高灵活可佩戴电子产品的性能

NC状态的热电收割机具有柔性封装内的刚性装置的材料质量。照片由NC州立大学的Mehmet Ozturk提供。

即时发布

Mehmet ozturk. 919.515.9594.

在概念上的验证研究中,北卡罗来纳州立大学工程师设计了一种灵活的热电能收割机,有可能竞争现有动力可穿戴电子设备的有效性,使用体热作为唯一能量源。

用于监测各种健康和环境措施的可穿戴设备越来越受欢迎。然而,与刚性装置相比,柔性器件的性能和效率苍白,它们在它们将体热转化为可用能量的能力方面具有优势。

柔性热电装置中的液态金属允许自愈合。刚性设备没有能力愈合自己。照片由NC州立大学的Mehmet Ozturk提供。

“我们想设计一种柔性热电收割机,不会妥协刚性设备的材料质量,尚未提供类似或更好的效率,”NC状态电气和计算机工程教授Mehmet Ozturk表示纸质描述工作.“考虑到许多不同的因素,使用刚性设备并不是最佳选择。”Ozturk提到了柔性设备的优良接触电阻或皮肤接触,以及对设备佩戴者的人体工程学和舒适性的考虑。

Ozturk表示,他和同事Michael Dickey和Daryoosh Vashaee希望利用刚性装置中使用的最佳热电材料,以便在灵活的包装中使用,因此制造商在创建灵活设备时不需要开发新材料。

ozturk表示,灵活收割机的关键挑战之一是使用可靠的低电阻率互连串联连接热电元件。“我们使用镓和铟的液态金属 - 一种叫做Egain的常见的无毒合金 - 连接热电”腿“,”Ozturk说。“这些连接的电阻非常低,这是关键的,因为产生的功率与电阻成反比:低电阻意味着更多的功率。

“使用液态金属也增加了自愈功能:如果连接破裂,液态金属将重新连接以使设备再次有效地工作。刚性设备无法自我愈合,“ozturk补充道。

ozturk表示,未来的工作将通过使用材料和技术进一步消除寄生电阻来改善这些灵活装置的效率。

Dickey,Vashaee,Francisco Suarez,Dishit P. Parekh和Collin Ladd共同撰写了这篇论文,它出现在应用能量.本集团还申请了该技术的待定专利申请。

这项工作的资金来自国家全国国家国家科学基金会资助集成传感器和技术的先进自动系统(辅助)中心在授权(EEC1160483)和授权ECCS1351533和CMMI1363485下的其他NSF支持下。辅助中心的使命是创建能够长期多模态传感的自动穿戴设备,而无需更换或充电。

- Kulikowski -

编辑的注释:纸上的摘要跟随。

“用于可穿戴电子产品的使用散装腿和液态金属互连的柔性热电发电机”

作者: Francisco Suarez, Dishit P. Parekh, Collin Ladd, Daryoosh Vashaee, Michael D. Dickey, Mehmet C. Ozturk,北卡罗莱纳州立大学

发表:2017年6月14日,在线应用能量

迪伊:10.1016 / J.Apenergy.2017.05.181

抽象的:对可穿戴电子设备进行持续、长期的健康和性能监测的兴趣正在迅速增加。随着能量收集方法的进步,传感器和电子电路消耗的功率水平降低,使无需依赖电池的自供电监测系统得以实现。对于可穿戴电子设备来说,热电发电机(teg)提供了一种独特的能力,可以不断地将身体的热量转化为可用的能量。对于身体收获,最好有薄,软和灵活的teg。不幸的是,迄今所报告的柔性模块的性能远远落后于刚性模块。这主要是由于热电材料的低效率、电或热寄生损失以及合成技术对腿尺寸的限制。在这项工作中,我们提出了一个全新的方法,并探索了在一个柔性包中使用标准散装腿的可能性。大块热电腿从固体钢锭切割远优于用其他技术合成的热电材料。该技术的一个关键实现因素是使用EGaIn液态金属互连,它不仅提供极低的互连电阻,而且具有自愈合的可拉伸性,这两者对于柔性TE模块来说都是必不可少的。结果表明,这种新方法最终可以生产出具有挑战刚性teg潜力的柔性teg,并为实现自供电的可穿戴电子器件提供了一条途径。

留下回应

您的电子邮件地址不会被公开。各个领域都需要。