روکش جوهری می‌تواند دستگاه‌ها را قادر سازد که از گرما تغذیه کنند

15 ژوئن 2022 -توسط موسسه فناوری سلطنتی KTH-یک قطعه فیلم با جوهر ترموالکتریک پوشانده شده است. اعتبار: موسسه فناوری سلطنتی KTH

محققان در سوئد گزارش می دهند که در حال نزدیک شدن به راهی برای جایگزینی باتری برای ابزارهای پوشیدنی و برنامه های کاربردی کم مصرف در اینترنت اشیا (IoT) هستند. پاسخ در یک پوشش جوهری نهفته است که گرمای با درجه پایین را که توسط دستگاه ها تولید می شود را قادر می سازد تا به نیروی الکتریکی تبدیل شود.

محققان مؤسسه فناوری سلطنتی KTH در استکهلم با انتشار در ACS Applied Materials & Interfaces گزارش دادند که ترکیب امیدوارکننده‌ای از پوشش ترموالکتریک را برای دستگاه‌هایی که گرمای کمتر از 100 درجه سانتی‌گراد تولید می‌کنند، ایجاد کرده‌اند.

ترموالکتریک تبدیل مستقیم گرما به الکتریسیته است. می توان گرمایی را که یک دستگاه تولید می کند گرفته و به برق تبدیل کرد که می تواند توسط همان دستگاه یا دستگاه دیگری استفاده شود.

آنچه مورد نیاز است مواد ترموالکتریک با طراحی خاص است. هنگامی که یک انتهای ماده ترموالکتریک گرم می شود، حامل های بار (الکترون ها ) از انتهای گرم به سمت انتهای سرد دور می شوند و در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد می شود. یکی از چالش ها در مدیریت رسانایی و مقاومت حرارتی با موادی است که می توانند در یک منطقه بزرگ بدون از دست دادن عملکرد خود در طول زمان اعمال شوند.

محمد توپراک، استاد شیمی مواد در KTH، می‌گوید که تحقیقاتی که تیم او انجام داد بر طراحی و توسعه مواد ترموالکتریک هیبریدی برای عملیات در دمای اتاق متمرکز بود که نیمه‌هادی‌های حالت جامد را با مواد انعطاف‌پذیر مانند پلیمرها برای فرمول‌بندی جوهر ترکیب می‌کند.

توپراک می‌گوید که این پوشش را می‌توان روی هر سطحی که گرما را از بین می‌برد، برای تولید نیروی الکتریکی اعمال کرد. این تحقیق همچنین در به دست آوردن درک بهتر از قابلیت ها و محدودیت های مواد مورد استفاده برای طراحی مواد ترموالکتریک هیبریدی پیشرفت کرده است.

توپراک می‌گوید: «این نتایج یک راه جدید کم‌هزینه و پایدار برای تولید و اجرای پوشش‌های ترموالکتریک در مقیاس بزرگ باز می‌کند. انتظار می‌رود در کوتاه‌مدت این تأثیری بر اینترنت اشیا و سایر کاربردهای کم مصرف داشته باشد. این فناوری می‌تواند با ادغام شدن به عنوان یک پوشش در قالب لوازم الکترونیکی پوشیدنی جایگزین باتری‌ها شود.

در درازمدت، با استفاده از ترکیبات ترموالکتریک غیرآلی پایدارتر و بیوپلیمرهای پایدار، مانند سلولز و لیگنوسلولز (یا ماده گیاهی)، استفاده از این فناوری در مناطق وسیع بر انطباق فناوری ترموالکتریک برای گرمای کارآمد تأثیر خواهد گذاشت. برداشت انرژی به نیرو، به عنوان وسیله ای مکمل برای گذار سبز.”