减少的热泄漏改善了可穿戴健康设备

北卡罗莱纳州立大学的工程师继续提高戴在手腕上的柔性设备的效率，该设备从人体收集热能以监测健康。在npj Flexible Electronics上发表的一篇论文中，北卡罗来纳州立大学的研究人员报告说，他们在2017年首次报告并在2020年进行了更新，在防止柔性体集热器中防止漏热方面取得了显着进步。这些集热器利用人体的热能为可穿戴技术提供动力-想一想可以测量您的心律，血氧，血糖和其他健康参数的智能手表，这些手表永远不需要为电池充电。该技术依赖于管理将热能转换为电能的刚性热电收集器的相同原理。

与可穿戴技术一起使用时，非常需要符合人体的柔性收割机。北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程学教授，论文的相应作者Mehmet Ozturk提到了与柔性设备的良好皮肤接触以及对设备佩戴者的人体工程学和舒适性考虑，这是建造柔性热电发电机的核心原因或TEG。

但是，柔性收割机的性能和效率在历史上一直落后于刚性设备，后者在将人体热量转化为可用能量方面具有出色的能力。

最初在2017年发表的《 NC状态概念证明》 TEG使用了半导体元件，这些半导体元件使用由EGaIn(一种镓和铟的无毒合金)制成的液-金属互连串联电连接。EGaIn提供了类似金属的导电性和可拉伸性。整个设备都嵌入了可拉伸的有机硅弹性体中。

2020年报告的升级设备采用了相同的架构，但显着改善了先前版本的热工学，同时增加了负责将热量转化为电能的半导体元件的密度。改进之一是封装了EGaIn互连的高导热硅酮弹性体(本质上是一种橡胶)。

最新的迭代将气凝胶薄片添加到有机硅弹性体中，以降低弹性体的导热性。实验结果表明，该创新使通过弹性体的热泄漏减少了一半。

Ozturk说：“添加气凝胶可阻止热量从设备的热电“腿”之间泄漏。“热泄漏越高，设备上产生的温度越低，这转化为较低的输出功率。

Ozturk补充说：“本文报道的柔性设备的性能比我们在2017年报道的设备要好一个数量级，并且将继续接近刚性设备的性能。”

Ozturk说，NC State获得专利的技术的优势之一是，它采用了经过数十年研究后完善的刚性设备中使用的相同半导体元素。该方法还为现有的刚性热电模块制造商提供了进入柔性热电市场的低成本机会。

他补充说，他的实验室将继续致力于提高这些柔性设备的效率。

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