В век повсеместного распространения технологий мы все слишком хорошо знакомы с неудобствами разряженной батареи. Но для тех, кто полагается на носимое медицинское устройство для мониторинга уровня глюкозы, уменьшения тремора или даже отслеживания работы сердца, тратить время на подзарядку может быть очень рискованно.

Впервые исследователи кафедры машиностроения Университета Карнеги-Меллона продемонстрировали, что медицинское устройство может питаться только от тепла тела . Объединив датчик пульсоксиметрии с гибким, растягивающимся, носимым термоэлектрическим генератором энергии, состоящим из жидкого металла , полупроводников и резины, напечатанной на 3D-принтере, команда представила многообещающий способ решения проблем, связанных со сроком службы батареи.

«Это первый шаг к созданию носимой электроники без батареек», — сказал Мейсон Задан, кандидат наук и первый автор исследования, опубликованного в журнале Advanced Functional Materials .

Система, разработанная для достижения высоких механических и термоэлектрических характеристик за счет бесшовной интеграции материалов, отличается достижениями в области мягких материалов, проектирования массивов ТЭГ, проектирования печатных плат с низким энергопотреблением и встроенного управления питанием.

«По сравнению с нашими прошлыми исследованиями эта конструкция повышает плотность мощности примерно в 40 раз или на 4000%. Жидкометаллический эпоксидный композит улучшает теплопроводность между термоэлектрическим компонентом и точкой контакта устройства на корпусе», — пояснила Кармель Маджиди, профессор машиностроения и директор Лаборатории мягких машин.

Для проверки выходного напряжения устройство надевалось на грудь и запястье участника в состоянии покоя и движения.

«Мы увидели большую отдачу, когда устройство было на запястье участника и когда он находился в движении», — сказал Задан. «Когда участник двигается, одна сторона устройства охлаждается за счет увеличения потока воздуха, а другая нагревается за счет повышения температуры тела. Ходьба и бег создали идеальную разницу температур».

Двигаясь вперед, доктор Динеш К. Патель, научный сотрудник команды, стремится работать над улучшением электрических характеристик и исследовать, как производить устройство аддитивным способом. «Мы хотим превратить его из доказательства концепции в продукт, который люди смогут начать использовать».

Данное исследование проводилось в сотрудничестве с Arieca Inc., Вашингтонским университетом и Сеульским национальным университетом.