能導電的絲線可將紡織品變成充電站
瑞典研究人員開發出一種新型導電絲線,將紡織品轉化為熱電發電機。 這種創新材料利用穿著者身體與周圍空氣之間的溫差產生電流。查爾姆斯理工大學的研究團隊在普通絲線上塗上了一種既柔軟又能穩定導電的特殊聚合物,從而解決了開發可穿戴電源的一大難題。透過使用既能可靠地將熱能轉化為電能,又能保持柔軟、安全和舒適的材料,他們在穿戴式科技領域取得了突破性進展。
“我們使用的聚合物可彎曲、重量輕,易於以液態和固態形式使用。 它們也是無毒的,” Mariavittoria Craighero解釋道,她是查默斯大學的一名博士研究員,也是這項研究的第一作者。 研究報告全文請見《先進科學》雜誌。
在早先的工作中,研究小組依靠金屬線在空氣中保持導電性,但新線使用了一種最新開發的聚合物,不僅導電性強,而且在暴露於空氣中時異常穩定。 這項創新使研究人員不再需要稀土金屬。
為了展示這項技術,研究人員將導電線整合到一塊織物和一個按鈕中。 當它被放在冷熱表面之間產生溫差時,熱電紡織品會產生與溫差成正比的電壓,30 攝氏度的溫差會產生約6 毫伏的電壓。
值得注意的是,這種線在經過七次機洗後仍能保持約三分之二的導電率,不過克雷格羅指出,在”商業化可行”之前,這種導電率還需要大幅提高。 這種線在一年多的實驗室測試中也表現出了穩定的性能。
當然,在用高科技絲線為設備提供可靠動力之前,我們還面臨著巨大的挑戰。 目前,縫紉過程是高度勞力密集的,一塊織物樣本需要四天的細緻手工縫製。 克雷傑羅指出,要讓穿戴式發電設備具有商業可行性,開發自動化生產流程至關重要。
此外,6 毫伏特的電壓仍然不高,因此目前的應用僅限於熱電偶和壓電感測器等低功率設備。 即使提高了電壓,也需要相當大的溫差才能產生有意義的電流。 例如,已證實的30 攝氏度溫差就相當大,儘管科學家對此仍持樂觀態度。
” 我們現在已經證明,有可能生產出符合這些紡織品所需的功能和特性的導電有機材料。 這是向前邁出的重要一步。” 查爾姆斯理工大學化學和化學工程系教授、該研究負責人Christian Müller 說:”熱電紡織品領域存在著巨大的商機,這項研究將為社會帶來巨大的利益。”