Os engenheiros da North Carolina State University demonstraram um dispositivo flexível que coleta a energia térmica do corpo humano para monitorar a saúde. O dispositivo supera todas as outras colheitadeiras flexíveis que usam o calor do corpo como única fonte de energia.

Em um artigo publicado em Energia Aplicada , os pesquisadores do estado do NC relatam melhorias significativas no coletor de calor corporal flexível relatado pela primeira vez em 2017. Os coletores usam a energia térmica do corpo humano para alimentar tecnologias vestíveis - pense em relógios inteligentes que medem sua frequência cardíaca, oxigênio no sangue, glicose e outros parâmetros de saúde - que nunca precisam ter suas baterias recarregadas. A tecnologia se baseia nos mesmos princípios que regem as colheitadeiras termelétricas rígidas que convertem calor em energia elétrica.

Colheitadeiras flexíveis que se adaptam ao corpo humano são altamente desejadas para uso com tecnologias vestíveis. Mehmet Ozturk, um professor da NC State de engenharia elétrica e da computação e autor correspondente do artigo, mencionou contato superior da pele com dispositivos flexíveis, bem como as considerações ergonômicas e de conforto para o usuário do dispositivo, como as principais razões por trás da construção de geradores termelétricos flexíveis, ou TEGs.

O desempenho e a eficiência das colheitadeiras flexíveis, Contudo, atualmente estão bem atrás de dispositivos rígidos, que têm sido superiores em sua capacidade de converter o calor do corpo em energia utilizável.

"O dispositivo flexível relatado neste documento é significativamente melhor do que outros dispositivos flexíveis relatados até agora e está se aproximando da eficiência dos dispositivos rígidos, o que é muito encorajador, "Ozturk disse.

A prova de conceito TEG relatada originalmente em 2017 empregava elementos semicondutores que eram conectados eletricamente em série usando interconexões de metal líquido feitas de EGaIn - uma liga não tóxica de gálio e índio. EGaIn forneceu condutividade elétrica semelhante a metal e extensibilidade. Todo o dispositivo foi embutido em um elastômero de silicone extensível.

O dispositivo atualizado emprega a mesma arquitetura, mas melhora significativamente a engenharia térmica da versão anterior, enquanto aumenta a densidade dos elementos semicondutores responsáveis ​​pela conversão de calor em eletricidade. Uma das melhorias é um elastômero de silicone aprimorado - essencialmente um tipo de borracha - que encapsula as interconexões EGaIn.

"A chave aqui é usar um elastômero de silicone de alta condutividade térmica dopado com flocos de grafeno e EGaIn, "Ozturk disse. O elastômero fornece robustez mecânica contra perfurações, melhorando o desempenho do dispositivo.

"Usar este elastômero nos permitiu aumentar a condutividade térmica - a taxa de transferência de calor - em seis vezes, permitindo uma melhor propagação de calor lateral, " ele disse.

Ozturk acrescentou que um dos pontos fortes da tecnologia é que ela elimina a necessidade de os fabricantes de dispositivos desenvolverem novos dispositivos flexíveis, materiais termoelétricos porque incorpora os mesmos elementos semicondutores usados ​​em dispositivos rígidos. Ozturk disse que o trabalho futuro se concentrará em melhorar ainda mais a eficiência desses dispositivos flexíveis.

Yasaman Sargolzaeiaval, Viswanath P. Ramesh, Taylor V. Neumann, Veena Misra, Michael Dickey e Daryoosh Vashaee são os co-autores do artigo. O grupo também detém uma patente recente da tecnologia.