Wraz z rosnącą popularnością technologii ubieralnych, zapotrzebowanie na elastyczne materiały elektroniczne gwałtownie wzrasta. Zespół badawczy z Queensland University of Technology (QUT) w Australii opublikował niedawno w „Nature Communications” najnowsze badania, w których z sukcesem opracowano nowy elastyczny materiał półprzewodnikowy, zdolny do efektywnego przekształcania energii cieplnej ludzkiego ciała w energię elektryczną, torując drogę dla przyszłości urządzeń ubieralnych bez baterii.
Spis treści:
Innowacja z „Inżynierii Wakansów”: Manipulowanie Przestrzeniami Atomowymi w Celu Zwiększenia Wydajności Termoelektrycznej
Kluczem do tego przełomu technologicznego jest „inżynieria wakansów” (Vacancy Engineering), czyli precyzyjne kontrolowanie wolnych miejsc/braków między atomami w strukturze krystalicznej w celu dostosowania właściwości termicznych, elektrycznych i mechanicznych materiału. Zespół badawczy, bazując na stopach srebra i miedzi (tellur, selen, siarka), materiale półprzewodnikowym składającym się ze srebra, miedzi, telluru, selenu i siarki, poprzez modulowanie wewnętrznych przestrzeni atomowych, sprawił, że jest on jednocześnie miękki i elastyczny, a także posiada doskonałe właściwości termoelektryczne.
Dr Nanhai Li z QUT wyjaśnia, że manipulowanie wakansami nie tylko zwiększyło efektywność przekształcania ciepła na energię elektryczną, ale także nadało materiałowi doskonałą plastyczność i rozciągliwość. Jest to kluczowe dla projektowania urządzeń ubieralnych, które przylegają do ciała i stabilnie generują energię.
Wytwarzane Prostą Metodą Topnienia: Możliwe Bezpośrednie Przyleganie do Ciała Ludzkiego
W przeciwieństwie do tradycyjnych, złożonych procesów, materiał ten można syntetyzować za pomocą prostej i ekonomicznej metody topnienia, co świadczy o jego praktycznej wartości. Aby zweryfikować jego potencjał zastosowań w praktyce, badacze opracowali kilka miniaturowych, elastycznych urządzeń, które można bezpośrednio przymocować do ludzkiego ramienia i stabilnie generować energię.
W skład zespołu, oprócz dr. Li, wchodzą również dr Xiaolei Shi, Siqi Liu, Tianyi Cao, Min Zhang, Wanyu Lyu, Weidi Liu, Dongchen Qi oraz profesor nadzorujący Zhigang Chen. Badania obejmują Szkołę Chemii i Fizyki QUT, Centrum Nauk o Materiałach oraz Australijskie Centrum Badań nad Generowaniem Energii Neutralnej Węglowo i Bez Emisji Australijskiej Rady Badawczej.
Połączenie Elastyczności i Wydajności: Rozwiązanie Długotrwałego Problemu Urządzeń Ubieralnych
Jednym z kluczowych wyzwań w technologii ubieralnych jest to, jak zapewnić stabilne i ciągłe zasilanie przy jednoczesnym zachowaniu elastyczności i komfortu urządzenia. Ludzkie ciało, jako stabilne źródło ciepła, szczególnie podczas wysiłku, generuje znaczną różnicę temperatur. Wykorzystanie tego może stać się idealnym źródłem energii dla urządzeń ubieralnych.
Profesor Zhigang Chen stwierdził, że w przeszłości dominujące elastyczne materiały termoelektryczne to głównie materiały organiczne lub kruche cienkie warstwy nieorganiczne, z których oba napotykały ograniczenia w wydajności lub trwałości. Natomiast stop srebra i miedzi (tellur, selen, siarka), użyty w tym badaniu, jest rzadkim materiałem nieorganicznym, który nie tylko posiada doskonałą zdolność konwersji termoelektrycznej, ale także ma doskonałą elastyczność i ciągliwość, wykazując potencjał do stania się podstawowym materiałem przyszłych termoelektrycznych urządzeń ubieralnych.
Perspektywy na Przyszłość: Czy Elastyczne Urządzenia Termoelektryczne Wejdą w Erę Bez Baterii?
Wraz z ciągłym rozwojem technologii elastycznej elektroniki i urządzeń ubieralnych, zastosowanie materiałów termoelektrycznych będzie odgrywać coraz bardziej kluczową rolę. Zespół z Queensland University of Technology, w innych badaniach opublikowanych w „Science”, zademonstrował ultracienką, elastyczną warstwę, która może być zasilana ciepłem ciała, potencjalnie zastępując tradycyjne baterie i umożliwiając lżejsze, bardziej ekologiczne projekty urządzeń.
Profesor Chen podkreśla: „Kluczem do postępu technologii elastycznych termoelektryków jest eksploracja różnych możliwości i kombinacji materiałów. Jest to nie tylko postęp technologiczny w konwersji energii, ale także ważny krok w kierunku bezbateryjnej przyszłości technologii ubieralnych”.
Materiały Referencyjne
- Opracowanie nowego elastycznego półprzewodnika metodą atomowej „inżynierii wakansów”
- Scientists Unlock New Flexible Semiconductor Using Atomic “Vacancy Engineering”
- Nan-Hai Li, Xiao-Lei Shi, Si-Qi Liu, …, Zhi-Gang Chen (2025). Strategic vacancy engineering advances record-high ductile AgCu(Te, Se, S) thermoelectrics, Nature Communications, volume 16. DOI：10.1038/s41467-025-58104-x.
(Źródło pierwszego obrazka: AI)
W zakresie szlifowania oferujemy indywidualne dostosowanie. Możemy modyfikować proporcje zgodnie z Twoimi potrzebami, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Zapraszamy do kontaktu, nasi specjaliści odpowiedzą na Twoje pytania.
Jeśli potrzebujesz wyceny, skontaktuj się z nami.
Godziny obsługi klienta: poniedziałek – piątek 09:00-18:00
Numer kontaktowy：07 223 1058
Jeśli masz jakieś pytania, zapraszamy do wysłania wiadomości prywatnej na Facebooku!
Nasza strona na FB：https://www.facebook.com/honwaygroup
Być może zainteresują cię inne artykuły…
[wpb-random-posts]
