Hvordan driver du milliarder af sensorer? Ved at omdanne spildvarme til elektricitet

Sammenkoblet sundhedspleje og mange andre fremtidige applikationer kræver internetforbindelse mellem milliarder af sensorer. De enheder, der aktiverer disse applikationer, skal være små, fleksibel, pålidelig, og miljømæssigt bæredygtig. Forskere skal udvikle nye værktøjer ud over batterier til at drive disse enheder, fordi det er svært og dyrt at skifte batterier løbende.

I en undersøgelse offentliggjort i Avancerede materialer Teknologier, forskere fra Osaka University har afsløret, hvordan den termoelektriske effekt, eller konvertering af temperaturforskelle til elektricitet, kan optimalt bruges til at drive små, fleksible enheder. Deres undersøgelse har vist, hvorfor termoelektrisk enheds ydeevne til dato endnu ikke har nået sit fulde potentiale.

Termoelektriske generatorer har mange fordele. For eksempel, de er selvbærende og selvdrevne, har ingen bevægelige dele, og er stabile og pålidelige. Solenergi og vibrationskraft har ikke alle disse fordele. Luftfart og mange andre industrier anvender den termoelektriske effekt. Imidlertid, applikationer til at tynde, fleksible displays er i deres vorden.

Mange forskere har optimeret enhedens ydeevne udelukkende ud fra selve de termoelektriske materialer. "Vores tilgang er også at studere den elektriske kontakt, eller kontakten, der tænder og slukker enheden, "forklarer Tohru Sugahara, tilsvarende forfatter til undersøgelsen. "Enheds effektivitet afhænger kritisk af kontaktmodstanden."

I deres undersøgelse, forskerne brugte avanceret teknik til at lave en vismut tellurid halvleder på en 0,4 gram, 100 kvadrat-millimeter fleksibel, tynd polymerfilm. Denne enhed vejer mindre end en papirclips, og er mindre end størrelsen på en voksen negl. Forskerne opnåede en maksimal udgangseffekttæthed på 185 milliwatt pr. Kvadratcentimeter. "Udgangseffekten opfylder standardspecifikationer for bærbare og bærbare sensorer, "siger Tohru Sugahara, den anden medlederforfatter til undersøgelsen.

Imidlertid, cirka 40% af den mulige udgangseffekt fra enheden gik tabt på grund af kontaktmodstand. Med Tohru Sugaharas ord:"Det er klart, forskere bør fokusere på at forbedre den termiske og elektriske kontaktmodstand for at forbedre ydelsen endnu mere. "

Japans Society 5.0 -initiativ, rettet mod at hjælpe alle med at leve og arbejde sammen, foreslår, at hele samfundet bliver digitaliseret. En sådan fremtid kræver effektive måder at forbinde vores enheder på. Teknologisk indsigt, som dem af Ekubaru, medlederforfatter, og Sugahara, er nødvendige for at gøre denne drøm til virkelighed.

Artiklen, "Fremstilling og karakterisering af ultralette, kompakt, og fleksibel termoelektrisk enhed baseret på meget raffineret chipmontering, "blev offentliggjort i Avancerede materialeteknologier .