Działa ona w oparciu o zasadę termoelektryczną: różnica temperatur między ciałem a powietrzem generuje energię. Materiał może rozciągnąć się do 850% swojej pierwotnej długości i odzyskać ponad 90% swojego kształtu, podobnie jak naturalna guma.
- Elastyczna opaska zamienia ciepło ciała w energię elektryczną
- Bez kabli, bez wtyczek
- Technologia oparta na materiałach termoelektrycznych
- Kluczowy postęp w dziedzinie zrównoważonych urządzeń do noszenia
- Możliwe pożegnanie z konwencjonalnymi bateriami
Bransoletki wytwarzające energię elektryczną z ciepła ciała
Naukowcy z Uniwersytetu Pekińskiego opracowali pierwszą na świecie elastyczną opaskę zdolną do przekształcania ciepła ciała w energię elektryczną. Postęp ten otwiera drzwi do nowej generacji urządzeń przenośnych, takich jak inteligentne zegarki lub czujniki zdrowia, które mogłyby się ładować samodzielnie, bez konieczności stosowania zewnętrznych baterii lub wtyczek.
Kluczowym elementem tego osiągnięcia jest materiał hybrydowy, który łączy polimery półprzewodnikowe z elastyczną gumą, tworząc sieć nanowłókien, która zachowuje wysoką przewodność elektryczną nawet po rozciągnięciu. W przeciwieństwie do innych materiałów termoelektrycznych, które oferowały jedynie elastyczność, ta konstrukcja zapewnia również rzeczywistą sprężystość, niezbędną w zastosowaniach w odzieży lub akcesoriach, które muszą dostosowywać się do ruchów ludzkiego ciała.
Jak to działa: ciepło ciała jako źródło energii
Zasada stojąca za tą innowacją nie jest nowa: opiera się ona na efekcie termoelektrycznym, który pozwala generować prąd elektryczny na podstawie różnicy temperatur. Zespół wykorzystał kontrast między temperaturą ludzkiego ciała wynoszącą około 37°C a temperaturą otoczenia, która zwykle waha się między 20 a 30°C.
Różnica ta, choć wydaje się minimalna, jest wystarczająca do wytworzenia energii elektrycznej, jeśli dysponuje się odpowiednim materiałem. I właśnie to udało się osiągnąć: bransoletkę zdolną do przekształcania tego stałego gradientu termicznego w energię elektryczną przydatną do zasilania urządzeń o niskim poborze mocy.
Rzeczywiste implikacje: w kierunku prawdziwie zrównoważonej elektroniki przenośnej
Wpływ tej technologii wykracza poza kwestię wygody. Zmniejszenie zależności od baterii litowych stanowi kluczowy krok w kierunku zrównoważonego rozwoju. Obecne baterie mają ograniczoną żywotność, wymagają materiałów trudnych do wydobycia, a ich recykling nadal jest nieefektywny. Zastąpienie ich lub ograniczenie ich zużycia poprzez wytwarzanie energii zintegrowane z ciałem pozwala uniknąć znacznej części wpływu na środowisko związanego z masową konsumpcją elektroniki.
Istnieją już przykłady w fazie rozwoju: prototypy biomedycznych plastrów, inteligentne koszulki do monitorowania parametrów życiowych lub opaski sportowe mogą wykorzystywać tego typu technologię termoelektryczną. Ponadto jest to zgodne z rosnącym popytem na samowystarczalne i przyjazne dla środowiska urządzenia, zwłaszcza w kontekście telemedycyny lub monitorowania środowiska.
Równolegle niektóre rządy promują zmiany legislacyjne, które mogą przyspieszyć tę transformację. Na przykład Unia Europejska zaproponowała regulacje mające na celu poprawę naprawialności i trwałości urządzeń elektronicznych, co może jeszcze bardziej zachęcić do opracowywania zintegrowanych rozwiązań energetycznych bez elementów jednorazowego użytku.
Potencjał
Tego typu innowacje nie tylko poprawiają wydajność urządzeń, ale także oferują praktyczne alternatywy dla zmniejszenia wpływu elektroniki użytkowej na środowisko. Niektóre realistyczne zastosowania, które mogą zostać wdrożone na większą skalę w najbliższych latach:
- Inteligentne zegarki i bransoletki, które ładują się samodzielnie, eliminując kable i ładowarki.
- Aktywna odzież medyczna do szpitali lub opieki domowej, zasilana ciepłem pacjenta.
- Autonomiczne czujniki rolnicze umieszczane na zwierzętach lub pracownikach rolnych.
- Technologia dla obszarów bez dostępu do energii elektrycznej, taka jak systemy lokalizacyjne lub awaryjne zasilane ciepłem ciała.
Ponadto, ponieważ są to materiały lekkie i elastyczne, dobrze nadają się do zastosowań, w których inne źródła energii odnawialnej (takie jak panele słoneczne lub mikrobaterie) nie są opłacalne.
Odkrycie to nie jest tylko ciekawostką laboratoryjną: stanowi ono zmianę paradygmatu w rozumieniu relacji między ciałem ludzkim a energią. Przekształcanie ciepła w energię elektryczną w sposób ciągły i bez interwencji może być punktem zwrotnym na drodze do czystszej, wydajniejszej i bardziej przyjaznej dla środowiska elektroniki.
