L'assistenza sanitaria interconnessa e molte altre applicazioni future richiederanno la connettività Internet tra miliardi di sensori. I dispositivi che abiliteranno queste applicazioni devono essere piccoli, flessibile, affidabile, ed ecologicamente sostenibile. I ricercatori devono sviluppare nuovi strumenti oltre alle batterie per alimentare questi dispositivi, perché sostituire continuamente le batterie è difficile e costoso.

In uno studio pubblicato su Materiale avanzato Tecnologie, ricercatori dell'Università di Osaka hanno rivelato come l'effetto termoelettrico, o convertire le differenze di temperatura in elettricità, può essere utilizzato in modo ottimale per alimentare piccoli, dispositivi flessibili. Il loro studio ha mostrato perché le prestazioni dei dispositivi termoelettrici fino ad oggi non hanno ancora raggiunto il loro pieno potenziale.

I generatori termoelettrici hanno molti vantaggi. Per esempio, sono autosufficienti e autoalimentati, non hanno parti in movimento, e sono stabili e affidabili. L'energia solare e l'energia vibrazionale non hanno tutti questi vantaggi. L'aviazione e molte altre industrie utilizzano l'effetto termoelettrico. Però, applicazioni per assottigliare, display flessibili sono agli inizi.

Molti ricercatori hanno ottimizzato le prestazioni dei dispositivi esclusivamente dal punto di vista dei materiali termoelettrici stessi. "Il nostro approccio è studiare anche il contatto elettrico, o l'interruttore che accende e spegne il dispositivo, " spiega Tohru Sugahara, corrispondente autore dello studio. "L'efficienza di qualsiasi dispositivo dipende in modo critico dalla resistenza di contatto".

Nel loro studio, i ricercatori hanno utilizzato l'ingegneria avanzata per realizzare un semiconduttore di tellururo di bismuto su un grammi di 0,4, Flessibile da 100 millimetri quadrati, sottile film polimerico. Questo dispositivo pesa meno di una graffetta, ed è più piccolo delle dimensioni di un'unghia adulta. I ricercatori hanno ottenuto una densità di potenza di uscita massima di 185 milliwatt per centimetro quadrato. "La potenza in uscita soddisfa le specifiche standard per i sensori portatili e indossabili, "dice Tohru Sugahara, l'altro co-autore principale dello studio.

Però, circa il 40% della possibile potenza di uscita dal dispositivo è andato perso a causa della resistenza di contatto. Nelle parole di Tohru Sugahara:"Chiaramente, i ricercatori dovrebbero concentrarsi sul miglioramento della resistenza di contatto termica ed elettrica per migliorare ulteriormente la potenza erogata".

l'iniziativa Japan's Society 5.0, mirato ad aiutare tutti a vivere e lavorare insieme, propone che l'intera società venga digitalizzata. Un tale futuro richiede modi efficienti per interconnettere i nostri dispositivi. Approfondimenti tecnologici, come quelli di Ekubaru, co-autore principale, e Sugahara, sono necessarie per realizzare questo sogno.

L'articolo, "Fabbricazione e caratterizzazione di ultraleggeri, compatto, e dispositivo termoelettrico flessibile basato su un montaggio del chip altamente raffinato, " è stato pubblicato in Tecnologie avanzate dei materiali .