Retensi Panas yang Ditingkatkan Meningkatkan Monitor Kesehatan Ditegangkan Pergelangan Tangan
Insinyur North Carolina State University terus meningkatkan efisiensi perangkat fleksibel yang dikenakan di pergelangan tangan yang memanen energi panas dari tubuh manusia untuk memantau kesehatan.
Peneliti melaporkan peningkatan signifikan dalam mencegah kebocoran panas dalam pemanen panas tubuh fleksibel yang pertama kali dilaporkan pada 2017 dan diperbarui pada 2020. Pemanen ini menggunakan energi panas dari tubuh manusia untuk memberi daya teknologi wearable — pikirkan jam tangan pintar yang mengukur detak jantung, oksigen darah, glukosa, dan parameter kesehatan lainnya — yang tidak pernah perlu diisi ulang baterai. Teknologi bergantung pada prinsip yang sama yang mengatur pemanen termoelektrik kaku yang mengubah panas menjadi energi listrik.
Pemanen fleksibel yang menempel pada tubuh manusia sangat diinginkan untuk digunakan dengan teknologi wearable. Mehmet Ozturk, profesor NC State teknik elektro dan komputer, menyebutkan kontak kulit yang superior dengan perangkat fleksibel, serta pertimbangan ergonomis dan kenyamanan bagi pemakai perangkat, sebagai alasan inti di balik pembuatan generator termoelektrik fleksibel, atau TEG.
Kinerja dan efisiensi pemanen fleksibel, namun, secara historis jauh di belakang perangkat kaku, yang telah unggul dalam kemampuan mereka untuk mengubah panas tubuh menjadi energi yang dapat digunakan.
TEG konsep bukti yang pertama kali dilaporkan pada 2017 menggunakan elemen semikonduktor yang terhubung secara listrik dalam seri menggunakan interkoneksi logam cair yang terbuat dari EGaIn — logam tidak beracun galium dan indium. EGaIn menyediakan konduktivitas listrik seperti logam dan stretchability. Seluruh perangkat disematkan dalam elastomer silicone lentur.
Perangkat yang ditingkatkan yang dilaporkan pada 2020 menggunakan arsitektur yang sama tetapi secara signifikan meningkatkan rekayasa termal versi sebelumnya, sambil meningkatkan densitas elemen semikonduktor yang bertanggung jawab untuk mengubah panas menjadi listrik. Salah satu perbaikan adalah elastomer silicone konduktivitas termal tinggi — esensialmente jenis karet — yang melindungi interkoneksi EGaIn.
Iterasi terbaru menambahkan flak aerogel ke elastomer silicone untuk mengurangi konduktivitas termal elastomer. Hasil eksperimen menunjukkan bahwa inovasi ini mengurangi kebocoran panas melalui elastomer setengahnya.
"Penambahan aerogel menghentikan panas dari bocor antara 'kaki' termoelektrik perangkat," kata Ozturk. "Semakin tinggi kebocoran panas, semakin rendah suhu yang berkembang di seluruh perangkat, yang berarti daya output lebih rendah."
"Perangkat fleksibel yang dilaporkan dalam kertas ini berkinerja satu orde magnitudo lebih baik daripada perangkat yang kami laporkan pada 2017 dan terus mendekati kinerja perangkat kaku," katanya.
Ozturk mengatakan bahwa salah satu kekuatan teknologi yang dipatenkan NC State adalah bahwa ia menggunakan elemen semikonduktor yang sama yang digunakan dalam perangkat kaku yang disempurnakan setelah dekade penelitian. Pendekatan ini juga menyediakan kesempatan dengan biaya rendah untuk produsen modul termoelektrik kaku yang ada untuk memasuki pasar termoelektrik fleksibel.
Dia menambahkan bahwa labnya akan terus fokus pada meningkatkan efisiensi perangkat fleksibel ini.
