斑馬條紋激發了科學家研發智能溫差發電裝置的靈感
斑馬獨特的外觀一直是許多科學爭論的來源,從它在捕食者混淆中的作用,到它如何能夠阻止馬蠅叮咬。最近,人們發現這種動物可以升高其黑色部分的皮毛,將熱量從皮膚上轉移出去,以調節溫度。
現在,科學家們將斑馬的爭論引向了一個完全不同的方向–以這種動物為靈感,創造出一種利用對比鮮明的色調作為熱導體來發電的裝置。
韓國光州科技學院(GIST)的研究人員已經開發出一種靈活的、可生物降解的纖維型熱電發電機(TEG),它利用黑色和白色部分在表面以下產生溫度梯度,進而可以發電。
“傳統的TEG設計又大又笨重,因為它們依賴於自然對流,這導致了平面外的溫度梯度,”GIST教授和該研究的作者Young Min Song解釋說。”這需要硬的絕緣體,這限制了TEGs在柔性和可穿戴設備中的應用。現在我們的設計已經超越了這一模式,創造了一個靈活和可生物降解的平面內設備。這增加了它的適用性,同時通過使其具有可擴展性、可整合性和可持續性來減少對環境的影響”。
可生物降解的PLCL材料形成了白色條紋,它反射陽光並發出紅外輻射,以保持其下方區域的涼爽,而PEDOT:PSS在肉眼看來是黑色的,它提供了創造下方溫度梯度所需的熱吸收。在設計中藉助於矽納米膜,新穎的TEG設計能夠為梯度產生22 °C(49.6 °F)的溫差。
雖然實驗室模型是一個小型原型,但研究人員說,它可以每天24小時連續發電,而且這些材料在35天內完全在鹽水中被生物降解。
“這場大流行造成了一次性口罩和防護設備的廣泛使用,這對環境造成了巨大的影響,”Song說。”這強調了對像TEG這樣的可持續和生態友好的解決方案的需求,這些解決方案可以[被]納入此類可穿戴設備中,以執行諸如自我發電和傳感的專門功能。”
這項研究發表在《科學進展》雜誌上。