未来体温如何取代可穿戴设备的电池

近年来，配备传感器的可穿戴设备（如智能手表、健身手环、戒指，甚至一些联网服装）逐渐受到主流欢迎。尽管许多设备在不断迭代中变得更紧凑，但几乎所有设备仍然需要某种电池来储存电量。电池会增加重量，而且需要充电，这可能会给某些医疗可穿戴设备带来问题，因为这些设备需要持续、不间断地监测用户的生命体征。

澳大利亚昆士兰科技大学的研究人员认为，他们可能已经找到了解决方案：一种薄而柔韧、经济高效的薄膜，可以将体热转化为电能。研究人员在今天发表在《科学》杂志上的一项研究中指出，这种能源可以代替电池为下一代可穿戴技术供电。这项研究建立在其他近期研究的基础上，这些研究展示了小型热电设备如何将人体变成一个微型地热反应堆，为可穿戴设备供电。现在还为时过早，但研究人员希望，如果这种薄膜尺寸合适，可以帮助实现更实用的智能服装和更持久的可穿戴医疗设备，这些设备可能无需电池即可运行。

昆士兰大学陈志刚和论文第一作者在一份声明中表示：“柔性热电设备可以舒适地佩戴在皮肤上，有效地将人体与周围空气之间的温差转化为电能。”

身体心脏的力量可能带来更多可持续的电子产品

为了制造出这种柔性薄膜，研究人员使用一种称为“纳米粘合剂”的微小晶体来形成一层印刷的碲化铋片。这些纳米粘合剂形成了一种热电材料，可用于实现令人印象深刻的灵活性和效率。然后，该团队使用一种称为“溶剂热合成”的复杂化学技术来制造纳米晶体——尺寸仅为几纳米的微小晶体。他们使用丝网印刷法制造薄膜，他们认为这可以降低大规模生产的成本。

研究人员称，所有这些小规模工程的成果就是一种薄膜，它能将体热转化为电源。研究人员表示，除了可能帮助制造自供电电子产品外，这种薄膜还可装入狭小空间，用于冷却计算机芯片。这种冷却过程有助于提高智能手机和计算机中越来越多使用的先进计算机芯片的效率和性能。这种冷却过程还可能对大型数据中心有所帮助，目前这些数据中心使用大量蒸发水来防止服务器过热。研究人员表示，有朝一日，这种薄膜甚至可以应用于可为供暖或空调系统供电的智能可穿戴设备。换句话说，这意味着未来的运动员可能能够穿上智能服装，利用来自他们自身体温的能量为他们降温。

这项研究是在华盛顿大学的研究人员展示一种类似的弹性热电可穿戴设备几个月后进行的，这种设备也能利用人体热量来发电。在这项研究中，研究人员创造了一种能将热量转化为电能的半导体，这些半导体与印刷的液态金属线相连。然后，这种可穿戴设备能够仅使用用户身体产生的能量来点亮 LED 灯，而无需电池。

华盛顿大学助理教授穆罕默德·马拉库蒂在一份声明中表示：“这以前是不可能的。”

卡内基梅隆大学机械工程系的研究人员最近还发明了首款配备脉搏血氧仪传感器的体温供电可穿戴设备。虽然还处于早期阶段，但这些进展预示着未来将有更多自给自足的电子设备。这对于血糖监测仪或心脏起搏器等设备非常有用，因为电源故障或磨损可能会导致危险的后果。如果适当扩大规模，这些自供电设备还可以减少我们制造更多资源密集型和对环境有害的电池的新闻，即使只是一点点。