可穿戴健康技術提升效率

北卡羅萊納州立大學的工程師展示了一種靈活的設備，該設備可以從人體收集熱能以監測健康狀況。該設備超越了所有其他將人體熱量用作唯一能源的柔性收割機。

在《應用能源》上發表的一篇論文中，北卡羅來納州立大學的研究人員報告說，他們在2017年首次報告了柔性人體采暖器的顯著改進。這些采暖器利用人體產生的熱能為可穿戴技術提供動力，例如可以測量您的心率的智能手表，血氧，葡萄糖和其他健康參數-無需為電池充電。該技術依賴于管理將熱能轉換為電能的剛性熱電收集器的相同原理。

與可穿戴技術一起使用時，非常需要符合人體的柔性收割機。北卡羅來納州立大學電氣與計算機工程學教授，論文的相應作者Mehmet Ozturk提到與柔性設備的良好皮膚接觸以及對設備佩戴者的人體工程學和舒適性考慮，這是建造柔性熱電發電機的核心原因，或TEG。

但是，柔性收割機的性能和效率目前遠遠落后于剛性設備，后者在將人體熱量轉化為可用能量方面具有卓越的能力。

Ozturk說：“本文報道的柔性設備明顯優于迄今為止報道的其他柔性設備，并且接近剛性設備的效率，這非常令人鼓舞。”

最初在2017年報道的概念驗證TEG采用了半導體元件，這些半導體元件使用由EGaIn(鎵和銦的無毒合金)制成的液-金屬互連串聯電連接。EGaIn提供了類似金屬的導電性和可拉伸性。整個裝置嵌入可拉伸的有機硅彈性體中。

升級后的設備采用相同的架構，但是它大大改善了先前版本的熱工學，同時增加了負責將熱量轉化為電能的半導體元件的密度。改進之一是改進的有機硅彈性體(本質上是一種橡膠)，它封裝了EGaIn互連。

Ozturk說：“關鍵是使用摻有石墨烯薄片和EGaIn的高導熱硅酮彈性體。” 彈性體提供抗刺穿的機械強度，同時改善了設備的性能。

他說：“使用這種彈性體可以使我們的導熱率(傳熱率)提高六倍，從而改善了橫向熱量的傳播。”

Ozturk補充說，該技術的優勢之一是它消除了設備制造商開發新的柔性熱電材料的需求，因為它采用了與剛性設備中使用的完全相同的半導體元件。Ozturk說未來的工作將集中在進一步提高這些柔性設備的效率上。