Gli ingegneri della North Carolina State University hanno dimostrato un dispositivo flessibile che raccoglie l'energia termica dal corpo umano per monitorare la salute. Il dispositivo supera tutti gli altri raccoglitori flessibili che utilizzano il calore corporeo come unica fonte di energia.

In un articolo pubblicato su Energia applicata , i ricercatori dello stato NC segnalano miglioramenti significativi al raccoglitore di calore corporeo flessibile che hanno segnalato per la prima volta nel 2017. I raccoglitori utilizzano l'energia termica del corpo umano per alimentare le tecnologie indossabili:pensa agli orologi intelligenti che misurano la frequenza cardiaca, ossigeno nel sangue, glucosio e altri parametri di salute, che non hanno mai bisogno di ricaricare le batterie. La tecnologia si basa sugli stessi principi che regolano i raccoglitori termoelettrici rigidi che convertono il calore in energia elettrica.

I raccoglitori flessibili che si conformano al corpo umano sono altamente desiderati per l'uso con tecnologie indossabili. Mehmet Ozturk, un professore di ingegneria elettrica e informatica dello Stato della Carolina del Nord e autore corrispondente dell'articolo, menzionato contatto della pelle superiore con dispositivi flessibili, così come le considerazioni ergonomiche e di comfort per chi indossa il dispositivo, come le ragioni principali alla base della costruzione di generatori termoelettrici flessibili, o TEG.

Le prestazioni e l'efficienza delle mietitrici flessibili, però, attualmente molto indietro rispetto ai dispositivi rigidi, che sono stati superiori nella loro capacità di convertire il calore corporeo in energia utilizzabile.

"Il dispositivo flessibile riportato in questo documento è significativamente migliore di altri dispositivi flessibili riportati fino ad oggi e si sta avvicinando all'efficienza dei dispositivi rigidi, il che è molto incoraggiante, " ha detto Ozturk.

Il TEG proof-of-concept originariamente riportato nel 2017 impiegava elementi semiconduttori che erano collegati elettricamente in serie utilizzando interconnessioni di metallo liquido fatte di EGaIn, una lega non tossica di gallio e indio. EGaIn ha fornito sia conduttività elettrica che allungabilità simile al metallo. L'intero dispositivo è stato incorporato in un elastomero di silicone estensibile.

Il dispositivo aggiornato utilizza la stessa architettura ma migliora notevolmente l'ingegneria termica della versione precedente, mentre aumenta la densità degli elementi semiconduttori responsabili della conversione del calore in elettricità. Uno dei miglioramenti è un elastomero di silicone migliorato, essenzialmente un tipo di gomma, che incapsula le interconnessioni EGaIn.

"La chiave qui è usare un elastomero siliconico ad alta conduttività termica drogato con scaglie di grafene e EGaIn, " ha detto Ozturk. L'elastomero fornisce robustezza meccanica contro le forature migliorando le prestazioni del dispositivo.

"L'utilizzo di questo elastomero ci ha permesso di aumentare la conduttività termica, la velocità di trasferimento del calore, di sei volte, consentendo una migliore diffusione laterale del calore, " Egli ha detto.

Ozturk ha aggiunto che uno dei punti di forza della tecnologia è che elimina la necessità per i produttori di dispositivi di sviluppare nuovi dispositivi flessibili, materiali termoelettrici perché incorpora gli stessi elementi semiconduttori utilizzati nei dispositivi rigidi. Ozturk ha affermato che il lavoro futuro si concentrerà sull'ulteriore miglioramento dell'efficienza di questi dispositivi flessibili.

Yasaman Sargolzaeiaval, Viswanath P. Ramesh, Taylor V. Neumann, Veena Misra, Michael Dickey e Daryoosh Vashaee sono co-autori del documento. Il gruppo ha anche un recente brevetto sulla tecnologia.