可穿戴健康技术获得效率升级

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Mehmet ozturk. mco@ncsu.edu. 919.515.9594.

Mick Kulikowski. mick_kulikowski@ncsu.edu. 919.515.8387

北卡罗来纳州立大学工程师展示了一种灵活的装置，可以从人体中收获热能以监测健康。该器件超越了所有其他柔性收割机，该收割机使用体热作为唯一的能量源。

在一个发表论文应用能量，NC国家研究人员向柔性机身热量收割机报告了显着的增强首次报道2017年。收割机使用人体的热能从人体到动力可穿戴技术 - 想到测量您的心率，血氧，葡萄糖和其他健康参数的智能手表 - 从不需要让电池充电。该技术依赖于控制刚性热电收割机的相同原理，将热量转换为电能。

符合人体的柔性收割机非常希望与可穿戴技术一起使用。Mehmet ozturk，一家国家电气电脑工程教授和纸张的通讯作者，提到了柔性器件的卓越皮肤接触，以及对器件佩戴者的符合人体工程学和舒适的考虑，因为建筑柔性热电发电机背后的核心原因，或tegs。

然而，柔性收割机的性能和效率目前在刚性设备后面落后于刚性设备，这在它们能够将体热转化为可用能量的能力优势。

“本文报道的灵活装置明显优于迄今为止报告的其他灵活设备，并接近刚性设备的效率，这是非常令人鼓舞的，”奥兹鲁克说。

概念证据TEG最初在2017年报告的采用半导体元件，其使用由Egain和铟的无毒合金制成的液态金属互连电连接。例如，提供金属状导电性和拉伸性。整个装置嵌入可伸展的硅氧烷弹性体中。

升级的设备采用相同的架构，但显着提高了先前版本的热工程，同时增加了负责将热量转换为电力的半导体元件的密度。其中一个改进是改进的硅氧烷弹性体 - 基本上是一种橡胶 - 封装Egain互连。

“这里的钥匙正在使用掺杂有石墨烯片的高导热硅氧烷弹性体，”Ozturk说。弹性体提供机械稳健性，同时提高设备的性能。

“使用这种弹性体允许我们提高导热系数 - 热转印速率 - 六次，允许改善的横向散热，”他说。

ozturk补充说，该技术的一个优势在于它消除了设备制造商的需求，以开发新的灵活的热电材料，因为它采用了刚性装置中使用的相同的半导体元件。ozturk表示，未来的工作将重点关注进一步提高这些灵活设备的效率。

Yasaman Sargolzaeiaval，Viswanath P. Ramesh，Taylor V. Neumann，Veena Misra，Michael Dickey和Daryoosh Vashaee共同撰写本文。本集团还有最近的技术专利。

该作品的资金来自NC国家科学基金会资助的综合传感器和技术（助攻）中心的综合传感器和技术（助攻）中心。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。

“柔性热电发电机，用于体温收获 - 使用高热导率弹性体封装在液态金属互连上的增强装置性能”

作者：Yasaman Sargolzaeiaval，Viswanath P. Ramesh，Taylor V. Neumann，Veena Misra，Daryoosh Vashaee，Michael D. Dickey和Mehmet C. Ozturk，北卡罗来纳州立大学

发表：2020年1月30日，在线应用能量

迪伊：10.1016 / J.Apenergy.2019.114370

抽象的：本文报告了采用采用共晶镓铟（EGAIN）液态金属互连的柔性热电发电机（TEGS），其在新型的高导热率（HTC）弹性体中。这些TEG是更广泛的努力，用于从身体中收获热能并将其转换成电能以动力可穿戴电子设备。本文报道的柔性TEG采用在刚性TEG中使用的热电“腿”采用相同的热电“腿”，从而消除了专门用于柔性TEG的新材料，这些材料通常牺牲所谓的“优点”的灵活性。柔性TEG在此报告嵌入柔软柔性的封装中的刚性热电“腿”，使用可拉伸的EGAIN互连。使用液态金属互连提供极限拉伸性和热电腿之间的低电阻。液态金属线被包封在掺杂有石墨烯纳米血小板的新的可伸缩硅氧烷弹性体中，以增加其导热率。该高导热弹性体不仅降低了封装层的寄生热阻，而且还用作散热器，与用常规弹性体制造的装置相比，TEG的输出功率密度的提高1.7倍。通过作为散热器的薄Cu层进一步改善了装置性能，其在输出功率下提供1.2米/秒的空气速度（典型的步行速度）。穿在手腕上，我们最好的装置在1.2米/秒优于先前报道的柔性TEG的空气速度下达到超过30的电力水平超过30？W / cm2。