3D打印柔性可穿戴设备用体温发电

华盛顿大学研究人员开发出首个将体热转化为电能的柔性可穿戴热电设备。图片来源：《先进能源材料》

从健康监测、健身追踪器到虚拟现实耳机，可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分。美国华盛顿大学研究人员近日在《先进能源材料》杂志上发表论文称，他们首创了一种柔性可穿戴热电设备，能将体热转化为电能。该设备具有通常很难结合起来的特性：既柔软又可拉伸，既坚固且高效。

华盛顿大学机械工业助理教授穆罕默德·马拉库迪说：“如果我们将浪费在周围环境中的热能收集起来，这就是100%的收益。但要将这种能量用于自供电电子设备，需要更高的功率密度。利用3D打印制造出的可拉伸电子产品，能提高效率并使其无缝集成到可穿戴设备中。”

研究人员制造出一种原型设备，即使在30%的应变下进行了15000多次拉伸循环后，仍保持完整功能，这对可穿戴电子设备和柔性机器人非常理想。与以前的可拉伸热电发电机相比，该设备的功率密度提高了6.5倍。

为制造这种原型设备，研究人员3D打印了在每一层都具有工程化功能和结构特性的复合材料，填充材料含有液态金属合金，可提供高导电性和导热性。这些合金解决了以前设备的局限性，包括无法拉伸、低效热传递和复杂的制造工艺等。该团队还嵌入了空心微球，将热量引导至核心层的半导体，并减轻了设备的重量。

研究人员表示，他们可将这种设备打印在可拉伸的纺织面料和曲面上，这表明未来的设备可以应用于服装和其他物体。该研究的一个独特方面是，它涵盖了从材料合成到器件制造和表征的整个范围，这让研究人员可自由地设计新材料并发挥创造力。（记者张梦然）