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Los investigadores de la NCSU describieron su generador termoeléctrico flexible (o TEG) como el uso de elementos semiconductores conectados eléctricamente en una serie mediante interconexiones de metal líquido hechas de una aleación no tóxica de galio e indio, EGaIn. Esto proporcionó conductividad eléctrica y capacidad de estiramiento, permitiendo que todo el dispositivo se incrustara dentro de un elastómero de silicona estirable.

En su informe de investigación, los investigadores de la NCSU informan que han realizado mejoras significativas en su TEG, un "recolector de calor corporal flexible", que cosecha energía térmica del cuerpo humano para alimentar los dispositivos electrónicos portátiles. La tecnología subyacente se basa en los mismos principios que rigen las cosechadoras termoeléctricas rígidas que convierten el calor en energía eléctrica.

El material termoeléctrico autocurativo

Según Mehmet Ozturk del equipo de NCSU, el dispositivo experimental actualizado es "Significativamente mejor que otros dispositivos flexibles reportados hasta la fecha y se está acercando a la eficiencia de los dispositivos rígidos, lo cual es muy alentador" porque los dispositivos rígidos han superado tradicionalmente a los dispositivos flexibles al cosechar calor corporal.

Esto se debe a que el dispositivo actualizado utiliza un elastómero de silicona mejorado que envuelve las interconexiones EGaIn mientras se construye utilizando casi la misma arquitectura que la iteración de 2017, pero mejora la ingeniería térmica al tiempo que aumenta la densidad de los elementos semiconductores que se utilizan para convertir el calor. en electricidad.

"La clave aquí es utilizar un elastómero de silicona de alta conductividad térmica dopado con escamas de grafeno y EGaIn". Ozturk agregado. “El uso de este elastómero nos permitió aumentar la conductividad térmica, la tasa de transferencia de calor, seis veces, lo que permitió una mejor difusión del calor lateral. El dispositivo flexible reportado en este documento es significativamente mejor que otros dispositivos flexibles reportados hasta la fecha y se acerca a la eficiencia de los dispositivos rígidos, lo cual es muy alentador ”.

El generador teromoeléctrico desarrollado por investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte capaz de convertir el calor corporal en energía para dispositivos portátiles. Imagen utilizada por cortesía de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

Simplificando el proceso de diseño para fabricantes

Ozturk también hizo hincapié en cómo la tecnología es beneficiosa para los fabricantes porque elimina la necesidad de que desarrollen nuevos materiales termoeléctricos flexibles. Esto se debe a que su dispositivo utiliza los mismos elementos semiconductores que se encuentran comúnmente en los dispositivos rígidos. Agregó que la investigación futura se centrará en mejorar aún más la eficiencia de estos dispositivos flexibles.

El dispositivo es ideal para usar en una gama de dispositivos portátiles, principalmente productos electrónicos de consumo y salud, particularmente aquellos que necesitan ser implantados. En el cuerpo humano, el TEG puede cosechar mucho calor y utilizarlo para alimentar las baterías de dispositivos médicos flexibles. Esto crea un gran potencial para una nueva ola de sensores internos, opciones de tratamiento, monitores de salud y más que se pueden colocar en áreas que anteriormente no eran adecuadas para dispositivos rígidos.

Los fondos para el trabajo provienen del Centro de Sistemas Integrados de Tecnología y Sensores Integrados Avanzados (ASSIST) financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de Carolina del Norte, bajo la subvención EEC1160483. La misión del Centro ASSIST es crear dispositivos portátiles autoalimentados capaces de detección multimodal a largo plazo sin tener que reemplazar o cargar las baterías.