Les ingénieurs de l'Université d'État de Caroline du Nord ont fait la démonstration d'un dispositif flexible qui récupère l'énergie thermique du corps humain pour surveiller la santé. L'appareil surpasse tous les autres moissonneuses flexibles qui utilisent la chaleur corporelle comme seule source d'énergie.

Dans un article publié en Énergie appliquée , les chercheurs de l'État de Caroline du Nord signalent des améliorations significatives au collecteur de chaleur corporelle flexible qu'ils ont signalé pour la première fois en 2017. Les collecteurs utilisent l'énergie thermique du corps humain pour alimenter les technologies portables - pensez aux montres intelligentes qui mesurent votre fréquence cardiaque, l'oxygène du sang, glucose et d'autres paramètres de santé - qui n'ont jamais besoin d'avoir leurs batteries rechargées. La technologie repose sur les mêmes principes régissant les moissonneuses thermoélectriques rigides qui convertissent la chaleur en énergie électrique.

Les moissonneuses flexibles qui se conforment au corps humain sont fortement souhaitées pour une utilisation avec des technologies portables. Mehmet Ozturk, un professeur d'État NC en génie électrique et informatique et auteur correspondant de l'article, mentionné un contact cutané supérieur avec des dispositifs flexibles, ainsi que les considérations ergonomiques et de confort pour le porteur de l'appareil, comme les principales raisons de la construction de générateurs thermoélectriques flexibles, ou TEG.

La performance et l'efficacité des abatteuses flexibles, cependant, actuellement loin derrière les appareils rigides, qui ont été supérieurs dans leur capacité à convertir la chaleur corporelle en énergie utilisable.

"Le dispositif flexible rapporté dans cet article est nettement meilleur que les autres dispositifs flexibles rapportés à ce jour et se rapproche de l'efficacité des dispositifs rigides, ce qui est très encourageant, " a déclaré Ozturk.

La preuve de concept TEG initialement rapportée en 2017 utilisait des éléments semi-conducteurs connectés électriquement en série à l'aide d'interconnexions en métal liquide en EGaIn, un alliage non toxique de gallium et d'indium. EGaIn a fourni à la fois une conductivité électrique et une extensibilité de type métal. L'ensemble du dispositif a été noyé dans un élastomère de silicone extensible.

L'appareil mis à niveau utilise la même architecture mais il améliore considérablement l'ingénierie thermique de la version précédente, tout en augmentant la densité des éléments semi-conducteurs chargés de convertir la chaleur en électricité. L'une des améliorations est un élastomère de silicone amélioré - essentiellement un type de caoutchouc - qui encapsule les interconnexions EGaIn.

"La clé ici est d'utiliser un élastomère de silicone à haute conductivité thermique dopé avec des flocons de graphène et EGaIn, " a déclaré Ozturk. L'élastomère offre une robustesse mécanique contre les crevaisons tout en améliorant les performances de l'appareil.

« L'utilisation de cet élastomère nous a permis de multiplier par six la conductivité thermique (le taux de transfert de chaleur), permettant une meilleure diffusion latérale de la chaleur, " il a dit.

Ozturk a ajouté que l'un des points forts de la technologie est qu'elle élimine le besoin pour les fabricants d'appareils de développer de nouveaux flexibles, matériaux thermoélectriques car il incorpore les mêmes éléments semi-conducteurs que ceux utilisés dans les dispositifs rigides. Ozturk a déclaré que les travaux futurs se concentreront sur l'amélioration de l'efficacité de ces dispositifs flexibles.

Yasaman Sargolzaeiaval, Viswanath P. Ramesh, Taylor V. Neumann, Veena Misra, Michael Dickey et Daryoosh Vashaee ont co-écrit l'article. Le groupe possède également un brevet récent sur la technologie.