Ludzki organizm nieustannie generuje ciepło. To mnóstwo zmarnowanej energii, którą próbują wykorzystać naukowcy z Instytutu Chemii przy Chinese Academy of Sciences. Opracowali oni wyjątkowy materiał, który jest w stanie efektywnie przekształcać ciepło w energię elektryczną, która to z kolei mogłaby zostać wykorzystana do stałego zasilania urządzeń z kategorii wearable, takich jak smartwatche.
Smartwatch zasilany Twoim ciepłem? Ten wyjątkowy materiał składa taką obietnicę
Stworzony przez chińskich naukowców materiał termoelektryczny cechuje się gąbczastą strukturą i wysoką elastycznością, a jego działanie opiera się na wykorzystywaniu różnic pomiędzy temperaturą otoczenia a ciała. Jednym z wyzwań było uzyskanie przy tym wszystkim dobrego przewodnictwa prądu i niskiej ucieczki ciepła. Udało się to osiągnąć dzięki wymieszaniu polimeru z czynnikiem rozdzielającym, który następnie zostaje usunięty, w efekcie czego powstaje sieć mikroskopijnych i nanoskalowych otworów.
Krótko mówiąc: powstaje materiał przypominający swoją strukturą gąbkę. Dzięki temu blokowane są mikroskopijne drgania, przez które normalnie ciepło wydostaje się poza ciało stałe. Wynik? Redukcja strat ciepła o 72%!
Równocześnie porowata struktura zmusza cząsteczki polimeru do bardziej uporządkowanego upakowania. W efekcie powstają zoptymalizowane kanały dla ładunków elektrycznych, co bezpośrednio przekłada się na wydajność większą o co najmniej 25%.
Naukowcom udało się osiągnąć wskaźnik termoelektryczny (zT) na poziomie 1,64. To duży skok względem 1,28 – dotychczasowego rekordzisty wśród materiałów polimerowych, a nawet wartość wyższa niż w przypadku najlepszych komercyjnych stopów nieorganicznych (te osiągają ok. 1,5).
Naukowcy nie mogą się go nachwalić, ale…
Naukowcy chwalą się nie tylko wysoką efektywnością, ale też tym, że ich materiał nie wymaga skomplikowanego przygotowania. W artykule opublikowanym na łamach Nature można przeczytać zapewnienia, że możliwe jest wielkoskalowe produkowanie materiału niskim kosztem – dzięki prostej technice powlekania natryskowego (którą można by porównać do drukowania czasopism).
Oczywiście od hucznych zapowiedzi naukowców do realnego produktu jest jeszcze daleka droga. Po pierwsze: nie wiadomo, czy udałoby się dobrze zintegrować taki przenośnik energii z urządzeniem pokroju smartwatcha. Po drugie: wspomniany wskaźnik 1,64 osiągnięto w temperaturze 70 stopni Celsjusza, a więc niezbyt odpowiadającej ludzkiemu organizmowi. Niemniej potencjał jest niemały.
