芝浦工业大学苗部教授开发了一种可穿戴式热电发电机,它可以在体温与外界气温之间存在微小温差的情况下稳定发电,并开发了其制造方法。通过使用隔热三聚氰胺海绵,我们实现了柔韧性、重量轻和低成本。
可穿戴热电发电机(w-TEG)可以持续将体温转化为电能来驱动电子设备。然而,热电材料发电效率差、佩戴时温差小、重量大、需要柔韧性等问题阻碍了w-TEG的应用。此外,在基于常规数值分析的结构设计中,采用强制冷却,忽略了横向传热。
在这项研究中,我们使用了一种称为“有限元模拟”的方法来寻找可以作为实用线索的元素,并设计出最佳的 w-TEG。通过使用导热系数极低(0.03W/mK)的三聚氰胺海绵作为密封材料,在不使用冷却散热器的情况下实现了优异的弯曲耐久性、重量轻、透气性和低成本的新“新”。 w-TEG”被生产出来。
実証実験では、わずかな温度差5K(5℃)で静止時に1平方センチメートルあたり7マイクロワット(μW/cm2)、歩行時(風速毎秒1メートル)に29マイクロワット(μW/cm2)を発電することを確認。従来品に用いられるポリジメチルシロキサン(PDMS)より柔軟性があり、曲げ張力が5分の1程度だった。
本次成功制造的发热体可以驱动一块面积3.61平方厘米、厚度5毫米、重量1.75克、弯曲拉力0.03N、成本约6.5美元的智能手表(约 710 日元)。
今后,公司将与半导体和热电设备相关公司合作,将其设计和开发为微型电源设备,目的是将其应用于特定的充电设备。