Οι Συλλέκτες Απτικής Ενέργειας Σας Επιτρέπουν Να Γίνετε Η Δική Σας Τράπεζα Μπαταριών

Πιθανώς έχετε ακούσει τους όρους Haptic Energy ή Haptic Feedback. Ο όρος χρησιμοποιείται συχνά σε αυτήν την εποχή της φορητής τεχνολογίας. Το 2024, ένας τεράστιος όγκος των 534 million wearable units were shipped globally.

Αυτές οι μονάδες περιελάμβαναν μια μεγάλη ποικιλία ηλεκτρονικών συσκευών όπως έξυπνα ρολόγια, ιχνηλάτες φυσικής κατάστασης, ακουστικά, συσκευές επαυξημένης πραγματικότητας, δηλαδή VR headsets, and augmented reality glasses. Με την εμφάνιση των φορητών ηλεκτρονικών, εμφανίστηκε ένα παράδειγμα απτικής ενέργειας.

Τους τελευταίους τέσσερις δεκαετίες, η κύρια μέθοδος επικοινωνίας στην ηλεκτρονική ήταν η ακουστική ή οπτική ανάδραση, με τη γλώσσα επικοινωνίας να είναι ο ήχος και το φως. Αλλά σήμερα, η απτική ανάδραση έχει γίνει ένας άλλος τρόπος για τα ηλεκτρονικά να επικοινωνούν με τους ανθρώπους, χρησιμοποιώντας την αίσθηση της αφής.

Τα smartphones, τα έξυπνα ρολόγια, οι ιχνηλάτες φυσικής κατάστασης – όλα αυτά τα φορητά συστήματα που τροφοδοτούνται από μπαταρίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν απτική ανάδραση. Ως εφαρμογή, έχει καθιερωθεί σε καταναλωτικές, βιομηχανικές και αυτοκινητοβιομηχανικές εφαρμογές, όπως smartphone, tablets, mice, ATM machines, and automotive infotainment systems. 

Τώρα, μια ομάδα ερευνητών έχει εφαρμόσει επιτυχώς haptic energy to wearables¹. Καθώς μιλούσαν για τον σκοπό της έρευνάς τους και τη σημασία του τι θα μπορούσε να επιτύχει, ο Saad Khan, συν-συγγραφέας και καθηγητής INVISTA Χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής στο NC State, είπε τα εξής:

«Στη συνέχεια ξεκινήσαμε μια σειρά πειραμάτων για να εξερευνήσουμε αν μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε αμφιφίλες για να τροποποιήσουμε υλικά και να τα ενσωματώσουμε σε συλλέκτες απτικής ενέργειας.» 

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με την έρευνα και τα επιτεύγματά της, θα εμβαθύνουμε περισσότερο στο επόμενο τμήμα. 

Συμπίεση Σαπών Επιφανειών-Συναρμολογημένων Αμφιφίλων για Ρυθμιζόμενους Συλλέκτες Απτικής Ενέργειας

Πηγή: NC State University

Οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι μια επαναλαμβανόμενη πρόκληση στην εξαγωγή ενέργειας από το περιβάλλον κίνηση ήταν ότι οι συσκευές πρέπει να διατηρούν υψηλή αποδοτικότητα συλλογής και θετική εμπειρία χρήστη όταν η διεπαφή τους υποβάλλεται σε δυναμική συμπίεση. Οι ερευνητές έδειξαν ότι μικρές αμφιφίλες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη ρύθμιση της τριβής, της απτικής ανάδρασης και των τριβοηλεκτρικών ιδιοτήτων, συναρμολογώντας τις σε συγκεκριμένες διαμορφώσεις στην επιφάνεια των υλικών. Οι αμφιφίλες είναι μόρια που χρησιμοποιούνται συχνά σε καταναλωτικά προϊόντα για τη μείωση της τριβής ενάντια στο ανθρώπινο δέρμα. Για παράδειγμα, αυτά τα μόρια ενσωματώνονται συχνά σε πάνα για την πρόληψη του τριψίματος. 

Καθώς μιλούσε για την αποστολή και τα κίνητρα που την οδήγησαν, η Lilian Hsiao, συγγραφέας της εργασίας και αναπληρωτής καθηγήτρια χημικής και βιομοριακής μηχανικής στο North Carolina State University, είπε τα εξής:

«Αποφασίσαμε να αναπτύξουμε ένα μοντέλο που θα μας δώσει μια λεπτομερή θεμελιώδη κατανόηση του πώς διαφορετικές αμφιφίλες επηρεάζουν την τριβή της επιφάνειας διαφορετικών υλικών.»

Οι ερευνητές παρατήρησαν ότι μόρια που σχηματίζουν πολλαπλά επίπεδα ολίσθησης υπό πίεση, ειδικά μέσω στοίβαξης π-π, παράγουν 80 έως 90% χαμηλότερη τριβή σε σύγκριση με εκείνα που σχηματίζουν ακατάστατες μεσοδομές. Ως αποτέλεσμα, οι ερευνητές πρότειναν ένα πλαίσιο κλιμάκωσης για τις ιδιότητες μείωσης τριβής που λαμβάνει υπόψη την πρόσφυση και τη μηχανική επαφής.

Κατά την επίτευξη του σκοπού τους, οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι οι επιφάνειες επενδεδυμένες με αμφιφίλες τείνουν να αντιστέκονται στη φθορά και να παράγουν διακριτική απτική αντίληψη, με τους ανθρώπους να προτιμούν πιο ολισθηρά υλικά. Σε άλλο επίπεδο, οι ερευνητές μπορούσαν επίσης να ενισχύσουν την τριβοηλεκτρική απόδοση χρησιμοποιώντας αμφιφίλες με υψηλή συγγένεια ηλεκτρονίων.

Συνολικά, μόρια που μπορούν να αυτοοργανωθούν σε ολισθηρά επίπεδα υπό πίεση αποτελούν έναν εύκολο τρόπο για την προώθηση της ανάπτυξης συλλεκτών απτικής ενέργειας σε κλίμακα. Για να το εξηγήσουμε πιο πρακτικά, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ήταν δυνατόν να χρησιμοποιηθούν αμφιφίλες για τη δημιουργία φορητών υφασμάτων με ολισθηρές επιφάνειες που αισθάνονταν άνετα στο ανθρώπινο δέρμα.

Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ορισμένες αμφιφίλες, λόγω των εγγενών ηλεκτρονικών τους ιδιοτήτων, μπορούν να λειτουργήσουν ως δότες ηλεκτρονίων. Αυτές οι αμφιφίλες που δίνουν ηλεκτρόνια, όταν ενσωματώνονται σε φορητά υλικά, παράγουν άνετο υλικό ικανό να παράγει ηλεκτρισμό μέσω τριβής που δημιουργείται από το τρίψιμο ενάντια στο ανθρώπινο δέρμα ή άλλες επιφάνειες.

Συνοπτικά, όπως τόνισε η Hsiao, στα δοκιμαστικά τους αποδείξεις-έννοιας, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτά τα υλικά αμφιφίλ δεν μόνο αισθάνονταν καλά στο δέρμα, αλλά μπορούσαν να παράγουν έως 300 βολτ, κάτι εντυπωσιακό για ένα μικρό κομμάτι υλικού.

Σύμφωνα με τον Saad Khan:

«Ενδιαφερόμαστε να κάνουμε περισσότερα για τη χρήση αυτών των υλικών, όπως η διερεύνηση του πώς μπορούν να ενσωματωθούν σε υπάρχουσες απτικές συσκευές. Και είμαστε ανοιχτοί στη συνεργασία με βιομηχανικούς εταίρους για την αναγνώριση νέων εφαρμογών.»

Ενώ η έρευνα και η βιομηχανική υιοθέτησή της πρέπει να προχωρούν χέρι-χέρι, υπάρχουν αρκετές εταιρείες που ήδη ερευνούν προϊόντα που θα συλλέγουν ενέργεια από το σώμα για να τροφοδοτούν φορητές τεχνολογικές συσκευές. Στα επόμενα τμήματα, συζητάμε μερικές τέτοιες πρωτοπόρες εταιρείες που θα μπορούσαν να ωφεληθούν από έρευνα όπως αυτή που συζητήσαμε. 

1. Medtronic PLC (MDT )

Μία από τις εταιρείες που έχει εργαστεί εκτενώς με wearable tech is Medtronic. Αυτός ο μεγάλος δημόσιος γίγαντας της ιατρικής τεχνολογίας είναι ίσως μία από τις καλύτερα τοποθετημένες για την αξιοποίηση των συλλεκτών απτικής ενέργειας. 

Ένα από τα πιο σημαντικά προϊόντα της Medtronic είναι το BioButton, μια φορητή συσκευή ιατρικής ποιότητας πολλαπλών παραμέτρων σχεδιασμένη για έξυπνη παρακολούθηση ασθενών. Παρέχει δεδομένα τάσεων για βασικά ζωτικά σημεία και βιομετρικά, λειτουργώντας ως πρώιμος δείκτης υποβάθμισης της κατάστασης του ασθενούς.

Σχεδιασμένο για συνεχή παρακολούθηση των βασικών δεικτών υποβάθμισης του ασθενούς, το ρολόι μπορεί να μετρήσει τον ηρεμισμένο ρυθμό αναπνοής, τον ηρεμισμένο καρδιακό ρυθμό, τη θερμοκρασία του δέρματος και μια σειρά βιομετρικών. Η φορητή συσκευή επέτρεψε στους ερευνητές να εξερευνήσουν τα δεδομένα τάσεων για να βοηθήσουν τους κλινικούς να εντοπίσουν ασθενείς που ενδέχεται να χρειάζονται κλινική παρέμβαση και εκείνους που μπορεί να είναι έτοιμοι για έξοδο.

Το 2022, η Medtronic συνήψε στρατηγική συνεργασία με τη BioIntelliSense, μια εταιρεία συνεχούς παρακολούθησης υγείας και κλινικής νοημοσύνης, για τα αποκλειστικά δικαιώματα διανομής του BioButton σε αμερικανικά νοσοκομεία και 30 ημέρες μετά την οξεία νοσηλεία στο σπίτι.

Κατά την ανακοίνωση της συνεργασίας, ο Frank Chan, Ph.D., πρόεδρος της επιχείρησης Patient Monitoring, που αποτελεί μέρος του ιατρικού χειρουργικού χαρτοφυλακίου της Medtronic, είπε τα εξής:

«Το όραμά μας είναι να ενδυναμώσουμε τους κλινικούς και τους ασθενείς με πρακτικές πληροφορίες για την εξατομίκευση της φροντίδας — οπουδήποτε, οποτεδήποτε. Μέσω της συνεργασίας μας με τη BioIntelliSense, θα υποστηρίξουμε συνεχή, συνδεδεμένη φροντίδα από το νοσοκομείο στο σπίτι και θα επεκτείνουμε την εμβέλειά μας για να βοηθήσουμε περισσότερους ασθενείς σε περισσότερα μέρη από ποτέ.»

Ως μία από τις πιο σημαντικές εταιρείες med‑tech στον κόσμο, η Medtronic είναι ίσως η καλύτερα τοποθετημένη για να ωφεληθεί από έρευνα όπως αυτή που συζητήσαμε. Τον Μάιο 2024, η Medtronic ανακοίνωσε financial results για το τέταρτο τρίμηνο και το οικονομικό έτος 2024. Η εταιρεία ανέφερε έσοδα Q4 8,6 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αύξηση 0,5% όπως αναφέρθηκε και 5,4% οργανική. Η εταιρεία ανέφερε έσοδα FY24 32,4 δισεκατομμυρίων δολαρίων, αύξηση 3,6% όπως αναφέρθηκε και 5,2% οργανική. 

2. Philips

Όπως η Medtronic, ένας άλλος τεχνολογικός γίγαντας που έχει επενδύσει πολλά στην έρευνα και ανάπτυξη για την ανάπτυξη πρωτοποριακής φορητής τεχνολογίας είναι η Philips. Οι λύσεις παρακολούθησης που φορούν οι ασθενείς από την Philips δίνουν στους ασθενείς την ελευθερία να κινούνται γύρω από την μονάδα φροντίδας ή το νοσοκομείο. 

Σχεδιασμένες για άνεση, οι φορητές συσκευές του Phillips χρησιμοποιούν ασύρματη τεχνολογία για τη μετάδοση δεδομένων και συναγερμών εκεί που χρειάζονται, όπως σε κεντρική νοσηλευτική περιοχή, απομακρυσμένη περιοχή παρατήρησης ή στη φορητή συσκευή του φροντιστή. Οι συσκευές διαθέτουν μια σειρά μετρήσεων για την κάλυψη των κλινικών αναγκών των γενικών και ενδιάμεσων ασθενών.

Το εμπορικό όνομα του προϊόντος είναι Intellivue MX40. Οι χρήστες μπορούν να λειτουργούν το IntelliVue MX40 με μπαταρίες AA μίας χρήσης ή με μία επαναφορτιζόμενη μπαταρία Philips. Η συσκευή υποστηρίζει τη δυνατότητα λήψης παραγόμενων πληροφοριών 12‑καναλιού ECG ενώ παρακολουθεί συνεχώς ST και QT, FAST SpO2 και αντίσταση αναπνοής. Με έως 5 μορφές οθόνης, οι πληροφορίες που χρειάζεστε είναι άμεσα διαθέσιμες με ένα άγγιγμα.

Η συσκευή διαθέτει ασύρματη σύνδεση μικρής εμβέλειας με τους εντοπιστές IntelliVue για τη λήψη ζωτικών σημείων ή για πιο ολοκληρωμένη προβολή. Η συσκευή διαθέτει μοναδικό σύνδεσμο καλωδίου σχεδιασμένο για τη μείωση της συλλογής χώματος και υγρών και σχεδίαση θήκης που αντέχει σε υψηλού επιπέδου απολυμαντικά, συμπεριλαμβανομένης περιοδικής αποστείρωσης.

Σύμφωνα με τις πιο πρόσφατες διαθέσιμες πληροφορίες, το 2023, η Philips κατέγραψε πωλήσεις αξίας 18.2 δισεκατομμυρίων ευρώ με 6% συγκρίσιμη αύξηση πωλήσεων και προσαρμοσμένο περιθώριο EBITA 10.6% 

Ενώ μεγάλες τεχνολογικές εταιρείες όπως η Medtronic και η Philips αναπτύσσουν προϊόντα που μπορούν να ωφεληθούν σημαντικά από τους Συλλέκτες Απτικής Ενέργειας, αρκετοί άλλοι ερευνητικοί οργανισμοί εργάζονται στην ίδια κατεύθυνση. 

Στα επόμενα τμήματα, συζητάμε μερικές τέτοιες ερευνητικές μελέτες που έχουν τη δυνατότητα να φέρουν επανάσταση στις εφαρμογές σε αυτόν τον τομέα.

Ηλεκτρονικό Πρωτότυπο που Συλλέγει Ενέργεια από τη Θερμότητα του Σώματος και τη Μετατρέπει σε Ηλεκτρισμό

Τον Σεπτέμβριο του 2024, δημοσιεύτηκαν αναφορές από ερευνητές του Πανεπιστημίου Washington που ανέπτυξαν ένα ευέλικτο, ανθεκτικό ηλεκτρονικό πρωτότυπο ικανό να συλλέγει ενέργεια από τη θερμότητα του σώματος και να τη μετατρέπει σε ηλεκτρισμό για την τροφοδοσία μικρών ηλεκτρονικών, όπως μπαταρίες, αισθητήρες ή LED. Η ανθεκτικότητα της συσκευής την κρατά λειτουργική ακόμη και μετά από πολλαπλές διατρήσεις και τέντωμα έως 2000 φορές. 

Σύμφωνα με τον κύριο συγγραφέα Mohammad Malakooti, βοηθός καθηγητής μηχανολογίας στο UW:

«Όταν τοποθετείτε αυτή τη συσκευή στο δέρμα σας, χρησιμοποιεί τη θερμότητα του σώματός σας για να τροφοδοτήσει άμεσα ένα LED. Μόλις τοποθετήσετε τη συσκευή, το LED ανάβει. Αυτό δεν ήταν δυνατόν πριν.»

Για να το εξηγήσουμε λειτουργικά, η συσκευή έχει τρία κύρια στρώματα. Το κεντρικό στρώμα περιέχει άκαμπτους θερμοηλεκτρικούς ημιαγωγούς που μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρισμό. Αυτοί οι ημιαγωγοί περιβάλλονται από σύνθετα υλικά τρισδιάστατης εκτύπωσης με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα, που ενισχύουν τη μετατροπή ενέργειας και μειώνουν το βάρος της συσκευής.

Επιπλέον, για να παρέχουν ελαστικότητα, αγωγιμότητα και ηλεκτρική αυτο‑επισκευή, οι ημιαγωγοί συνδέονται με εκτυπωμένα ίχνη υγρού μετάλλου. Επιπλέον, τα ενσωματωμένα σταγονίδια υγρού μετάλλου στα εξωτερικά στρώματα βελτιώνουν τη μεταφορά θερμότητας στους ημιαγωγούς και διατηρούν την ευελιξία επειδή το μέταλλο παραμένει υγρό σε θερμοκρασία δωματίου.

Καθώς μιλούσε για τα οφέλη της τεχνολογίας και τον ευρύτερο σκοπό της, ο Mohammad Malakooti είπε τα εξής:

«Αυτό θα μπορούσε να είναι ιδιαίτερα χρήσιμο σε κέντρα δεδομένων, όπου οι διακομιστές και ο εξοπλισμός υπολογιστών καταναλώνουν σημαντική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας και παράγουν θερμότητα, απαιτώντας ακόμη περισσότερη ενέργεια για την ψύξη τους. Οι συσκευές μας μπορούν να συλλάβουν αυτή τη θερμότητα και να την επαναχρησιμοποιήσουν για την τροφοδοσία αισθητήρων θερμοκρασίας και υγρασίας.»

Πρόσθεσε:

«Αυτή η προσέγγιση είναι πιο βιώσιμη επειδή δημιουργεί ένα αυτόνομο σύστημα που παρακολουθεί τις συνθήκες ενώ μειώνει τη συνολική κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, δεν υπάρχει ανάγκη για συντήρηση, αλλαγή μπαταριών ή προσθήκη νέας καλωδίωσης.»

Στο μέλλον, οι ερευνητές ήταν αισιόδοξοι ότι η τεχνολογία αυτή θα βρει εφαρμογή σε συστήματα εικονικής πραγματικότητας και άλλα φορητά αξεσουάρ για τη δημιουργία ζεστών και ψυχρών αισθήσεων στο δέρμα ή τη βελτίωση της συνολικής άνεσης. 

Τρία χρόνια πριν, τον Οκτώβριο του 2021, ερευνητές στο CU Boulder είχαν μια παρόμοια πρόοδο. Θα εξετάσουμε αυτή την έρευνα στο επόμενο τμήμα.

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε για το έξυπνο ύφασμα που μετατρέπει τη θερμότητα του σώματος σε ενέργεια.

Φορητή Συσκευή που Μετατρέπει το Σώμα σε Μπαταρία

Researchers at CU Boulder δημιούργησαν μια νέα, οικονομική φορητή συσκευή που θα μπορούσε να μετατρέψει το ανθρώπινο σώμα σε βιολογική μπαταρία. 

Ένα από τα πιο ελκυστικά χαρακτηριστικά της συσκευής ήταν ότι ήταν αρκετά ελαστική ώστε να φοριέται ως δαχτυλίδι, βραχιόλι ή οποιοδήποτε άλλο αξεσουάρ που αγγίζει το δέρμα του χρήστη. Εκμεταλλευόταν τη φυσική θερμότητα του ατόμου — χρησιμοποιώντας θερμοηλεκτρικούς γεννήτριες για τη μετατροπή της εσωτερικής θερμοκρασίας του σώματος σε ηλεκτρισμό.

Η συσκευή μπορούσε να παράγει περίπου 1 βολτ ενέργειας για κάθε τετραγωνικό εκατοστρού του δέρματος — λιγότερο τάση ανά περιοχή από ό,τι παρέχουν οι περισσότερες υπάρχουσες μπαταρίες, αλλά ήταν ακόμη αρκετό για την τροφοδοσία ηλεκτρονικών όπως ρολόγια ή ιχνηλάτες φυσικής κατάστασης.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια βάση από ένα ελαστικό υλικό που ονομάζεται πολυιμίνη και στη συνέχεια ενσωμάτωσαν μια σειρά λεπτών θερμοηλεκτρικών τσιπ σε αυτή τη βάση, συνδέοντάς τα όλα με αγωγούς υγρού μετάλλου. Το τελικό προϊόν έμοιαζε με ένα συνδυασμό πλαστικού βραχιολιού και μικροϋπολογιστικής μητρικής πλακέτας ή ίσως ένα τεχνολογικό δαχτυλίδι διαμαντιού.  

Η λύση ήταν αρκετά ευέλικτη ώστε η ισχύ της ενισχυθεί προσθέτοντας περισσότερα μπλοκ γεννητριών. Ένας από τους ερευνητές συνέκρινε τη λύση με τον τρόπο που χειριζόμαστε τα Lego:

«Είναι σαν να συνθέτετε μια σειρά μικρών κομματιών Lego για να δημιουργήσετε μια μεγάλη δομή. Σας δίνει πολλές επιλογές προσαρμογής.»

Υπέρλεπτο, Ευέλικτο Φιλμ που Τροφοδοτεί τις Φορητές Συσκευές Επόμενης Γενιάς

Μια πιο πρόσφατη έρευνα, υπό την ηγεσία μιας ομάδας από το Queensland University of Technology, ανέπτυξε ένα υπέρλεπτο, ευέλικτο φιλμ που θα μπορούσε να τροφοδοτήσει φορητές συσκευές επόμενης γενιάς χρησιμοποιώντας τη θερμότητα του σώματος, εξαλείφοντας την ανάγκη για μπαταρίες.

Επιπλέον, η τεχνολογία θα μπορούσε να ψύχει τα ηλεκτρονικά τσιπ, βοηθώντας τα smartphones και τους υπολογιστές να λειτουργούν πιο αποδοτικά.

Σύμφωνα με τον Καθηγητή Zhi‑Gang Chen, της ομάδας του, η νέα έρευνα δημοσιεύτηκε στο αξιόλογο περιοδικό Science:

«Οι ευέλικτες θερμοηλεκτρικές συσκευές μπορούν να φορεθούν άνετα στο δέρμα, όπου μετατρέπουν αποτελεσματικά τη διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του ανθρώπινου σώματος και του περιβάλλοντος αέρα σε ηλεκτρισμό.»

Καθώς μιλούσε για τις πιθανές εφαρμογές αυτής της τεχνολογίας, ο καθηγητής Chen τόνισε ότι θα μπορούσε να εφαρμοστεί σε περιορισμένο χώρο, όπως μέσα σε υπολογιστή ή κινητό τηλέφωνο, για να βοηθήσει στην ψύξη των τσιπ και στη βελτίωση της απόδοσης. 

Άλλες εφαρμογές περιλαμβάνουν την προσωπική θερμική διαχείριση, όπου η θερμότητα του σώματος θα μπορούσε να τροφοδοτήσει ένα φορητό σύστημα θέρμανσης, εξαερισμού και κλιματισμού. Οι ερευνητές ανέφεραν ορισμένες προκλήσεις που ισχύουν επίσης για παρόμοιες καινοτομίες. Αυτές οι προκλήσεις περιλαμβάνουν περιορισμένη ευελιξία, σύνθετη κατασκευή, υψηλό κόστος και ανεπαρκή απόδοση.

Ωστόσο, η έρευνα που συζητάμε αυτή τη στιγμή προσέφερε κάποιες λύσεις όσον αφορά τη διαχείριση του κόστους. Ενώ η πλειονότητα των ερευνών σε αυτόν τον τομέα είχε επικεντρωθεί σε θερμοηλεκτρικά βασισμένα σε βισμούθιο τελλουρίδιο, εκτιμημένα για τις υψηλές τους ιδιότητες μετατροπής θερμότητας σε ηλεκτρισμό, η ομάδα εισήγαγε μια οικονομική τεχνολογία για την κατασκευή ευέλικτων θερμοηλεκτρικών φιλμ χρησιμοποιώντας μικροσκοπικούς κρυστάλλους, ή «nano binders», που σχημάτιζαν μια συνεπή στρώση φύλλων βισμούθιου τελλουριδίου, ενισχύοντας τόσο την απόδοση όσο και την ευελιξία.

Πιο συγκεκριμένα, η ομάδα χρησιμοποίησε τη «συγκόλληση διαλυτικού θερμότητας», μια τεχνική που σχηματίζει νανοκρυστάλλους σε διαλύτη υπό υψηλή θερμοκρασία και πίεση, συνδυασμένη με «εκτύπωση σε πλέγμα» και «συνένωση».

Οι ερευνητές δημιούργησαν εκτυπώσιμο φιλμ μεγέθους A4 με ρεκόρ υψηλή θερμοηλεκτρική απόδοση, εξαιρετική ευελιξία, δυνατότητα κλιμάκωσης και χαμηλό κόστος. Η μέθοδος εκτύπωσης σε πλέγμα επέτρεψε την παραγωγή φιλμ σε μεγάλη κλίμακα, ενώ η συνένωση θέρμανε τα φιλμ σχεδόν στο σημείο τήξης, ενωμαίνοντας τα σωματίδια.

Η λύση θα μπορούσε επίσης να λειτουργήσει με άλλα συστήματα, όπως τα θερμοηλεκτρικά βασισμένα σε άργυρο σεληνίδιο, τα οποία ήταν ενδεχομένως φθηνότερα και πιο βιώσιμα από τα παραδοσιακά υλικά.

Λέξεις Συμπερασμάτων

Η επιτυχημένη διαχείριση ενέργειας έχει εξελιχθεί ως το πιο κρίσιμο όριο που μπορεί να καθορίσει την επιτυχία ή την αποτυχία μιας τεχνολογικής λύσης. Οι τεχνικές συλλογής ενέργειας που χρησιμοποιούν τη θερμότητα του σώματος για την τροφοδοσία φορητών τεχνολογιών είναι η πιο υποσχόμενη προσέγγιση σε αυτή την κατεύθυνση, εξασφαλίζοντας αποδοτικότητα χωρίς την ανάγκη εξωτερικής ενέργειας ή ισχύος. Οι λύσεις που προκύπτουν από αυτές τις προσπάθειες είναι βιώσιμες. Με την αυξανόμενη υιοθέτηση, είναι μόνο θέμα χρόνου πριν αυτές οι λύσεις γίνουν κατάλληλες για μαζική εμπορική παραγωγή, μειώνοντας το κόστος και βελτιώνοντας τη διαθεσιμότητα.  

Αναφορά Μελέτης:

^{1. Jani, P. K., Yadav, K., Derkaloustian, M., Koerner, H., Dhong, C., Khan, S. A., & Hsiao, L. C. (2025). Συμπίεση σαπών επιφανειών‑συναρμολογημένων αμφιφίλων για ρυθμιζόμενους συλλέκτες απτικής ενέργειας. Science Advances, 11(3), eadr4088. https://doi.org/10.1126/sciadv.adr4088}