Κινέζοι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν το πρώτο λαστιχένιο band που μετατρέπει τη θερμότητα του σώματος σε ηλεκτρική ενέργεια, ανοίγοντας τον δρόμο για έξυπνα ρολόγια που θα φορτίζουν από το σώμα μας. Αυτό θα μπορέσει να φέρει επανάσταση στα wearables! Σύμφωνα με τους ερευνητές, το νέο υλικό συνδυάζει την ελαστικότητα με την αποτελεσματική μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια.
«Μέχρι τώρα, όλα τα αναφερόμενα θερμοηλεκτρικά υλικά υψηλής απόδοσης έχουν επιτύχει μόνο ευκαμψία, αντί για ελαστικότητα», έγραψαν σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature τον περασμένο μήνα.
Ακόμα και σήμερα, οι φορητές συσκευές χρειάζονται ογκώδεις μπαταρίες ή αρκετά συχνή φόρτιση, όμως οι κινέζοι επιστήμονες αναζητούν μια λύση που θα εξαλείψει την ανάγκη για φόρτιση, τουλάχιστον όχι με τον παραδοσιακό τρόπο.
Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας τους θερμοηλεκτρικούς νόμους, σύμφωνα με τους οποίους οι διαφορές θερμοκρασίας μπορούν να παράγουν ενέργεια, όπως η ατμομηχανή Watt μετέτρεψε τη θερμότητα του βραστού νερού σε ενέργεια, στρώνοντας το μονοπάτι για τις πρώτες ατμομηχανές.
Δεδομένου ότι η θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος είναι συνήθως περίπου 37 βαθμοί Κελσίου (98,6 Φαρενάιτ) και οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος κυμαίνονται συνήθως από 20 έως 30 βαθμούς, η κινεζική ομάδα προσπάθησε να αξιοποιήσει τη διαφορά θερμοκρασίας και να τη μετατρέψει σε ηλεκτρική ενέργεια.
Τα θερμοηλεκτρικά υλικά χρησιμοποιούνται εδώ και αρκετά χρόνια. Οι διαστημικοί ανιχνευτές για παράδειγμα, βασίζονται σε μια θερμοηλεκτρική γεννήτρια ραδιενεργών ισοτόπων, ώστε να έχουν ενέργεια, όταν η ηλιακή ενέργεια δεν είναι διαθέσιμη.
Όμως, αυτή είναι η πρώτη φορά που βλέπουμε την έννοια του θερμοηλεκτρικού καουτσούκ, σύμφωνα με τον Leo Ting, του Πανεπιστημίου του Πεκίνο.
Όμως, όλα αυτά τα αυτά είναι είτε ανόργανα υλικά που είναι πολύ σκληρά σαν πέτρες, είτε οργανικά υλικά, που αν και πιο μαλακά έχουν πολύ κακή απόδοση όταν τεντώνονται, σύμφωνα με τον Lei Ting.
Η ομάδα των Κινέζων επιστημόνων, προσπαθεί να δημιουργήσει ένα υλικό που θα λυγίζει και θα τεντώνεται, παραμένοντας προσκολλημένο στο δέρμα. «Τέτοιες θερμικές συσκευές είναι άνετες στη χρήση και μετατρέπουν αποτελεσματικά τη θερμική ενέργεια του σώματος σε ηλεκτρική ενέργεια με λιγότερη απώλεια θερμότητας», είπε ο Ting.
Μάλιστα, αν το υλικό δε διασπαστεί ή δεν υποστεί σοβαρή ζημιά, θα συνεχίσει να παρέχει ενέργεια επ’ αόριστο. Η βασική καινοτομία έρχεται από την υβριδική δομή που αναμειγνύει και διασυνδέει ημιαγώγιμα πολυμερή, με ελαστικό καουτσούκ. Οι ερευνητές κατασκεύασαν ένα δίκτυο νανοϊνών μέσα στο υλικό, που πετυχαίνει ένα πρωτοφανές επίπεδο ελαστικότητας, διατηρώντας την ίδια στιγμή υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα.
Οι επιστήμονες παρατήρησαν πως το νέο υλικό μπορούσε να τεντωθεί μέχρι και 850% από το αρχικό του μήκος, ενώ αφού τεντώθηκε στο 150%, μπόρεσε να ανακτήσει περισσότερο από το 90% του αρχικού του σχήματος, ένα επίπεδο συγκρίσιμο με αυτό του φυσικού καουτσούκ.
Ειδικά πρόσθετα ή παράγοντες πρόσμιξης – μια μικρή ποσότητα μιας ουσίας που προστίθεται σε ένα υλικό για να αλλάξει τις φυσικές του ιδιότητες – ενίσχυσαν περαιτέρω την απόδοση, με αποτέλεσμα θερμοηλεκτρικές ιδιότητες σε θερμοκρασία δωματίου που ανταγωνίζονται τα συμβατικά ανόργανα υλικά αυτού του τύπου.
«Δεν πρόκειται μόνο για τη φόρτιση φορητών συσκευών», είπε ο Lei, επισημαίνοντας ένα πολύ ευρύτερο φάσμα πιθανών εφαρμογών.
Ένα από τα παραδείγματα που έδωσε είναι η τροφοδοσία εξοπλισμού επικοινωνιών σε απομακρυσμένες περιοχές, απλά ανάβοντας μια φωτιά. Όμως η ομάδα σχεδιάζει να ενσωματώσει το νέο υλικό και σε ρούχα, που θα μπορούσαν να φορτίζουν το κινητό μας όσο είναι στην τσέπη μας ή απλά να ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του σώματος, χρησιμοποιώντας τα καλώδια ημιαγωγών του για να μεταφέρουν τη θερμότητα στο εξωτερικό των ρούχων και κατ’ επέκταση στον αέρα.
Οι πιθανές υλοποιήσεις είναι ατελείωτες, από την ιατρική μέχρι τα προϊόντα για το κοινό, οτιδήποτε χρειάζεται αρκετή ενέργεια από μια μεγάλη μπαταρία, θα μπορούσε να αντικατασταθεί από την νέα τεχνολογία, για την παροχή ηλεκτρικού ρεύματος!
