3D打印柔性可穿戴设备用体温发电

3D打印柔性可穿戴设备用体温发电从健康监测、健身追踪器到虚拟现实耳机,可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分。美国华盛顿大学研究人员近日在《先进能源材料》杂志上发表论文称,他们首创了一种柔性可穿戴热电设备,能将体热转化为电能。该设备具有通常很难结合起来的特性:既柔软又可拉伸,既坚固且高效。华盛顿大学机械工业助理教授穆罕默德·马拉库迪说:“如果我们将浪费在周围环境中的热能收集起来,这就是100%的收益。但要将这种能量用于自供电电子设备,需要更高的功率密度。利用3D打印制造出的可拉伸电子产品,能提高效率并使其无缝集成到可穿戴设备中。”研究人员制造出一种原型设备,即使在30%的应变下进行了15000多次拉伸循环后,仍保持完整功能,这对可穿戴电子设备和柔性机器人非常理想。与以前的可拉伸热电发电机相比,该设备的功率密度提高了6.5倍。为制造这种原型设备,研究人员3D打印了在每一层都具有工程化功能和结构特性的复合材料,填充材料含有液态金属合金,可提供高导电性和导热性。这些合金解决了以前设备的局限性,包括无法拉伸、低效热传递和复杂的制造工艺等。该团队还嵌入了空心微球,将热量引导至核心层的半导体,并减轻了设备的重量。研究人员表示,他们可将这种设备打印在可拉伸的纺织面料和曲面上,这表明未来的设备可以应用于服装和其他物体。该研究的一个独特方面是,它涵盖了从材料合成到器件制造和表征的整个范围,这让研究人员可自由地设计新材料并发挥创造力。PC版:https://www.cnbeta.com/articles/soft/1302283.htm手机版:https://m.cnbeta.com/view/1302283.htm

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一种可拉伸OLED为制造更便携的可穿戴电子产品创造了可能经过几十年的发展,OLED已经成为最先进的电致发光技术之一。但研究人员一直在寻找新的用途。由于其低电压、高效率和高亮度以及低价格,OLED是整合到可穿戴和植入式设备的完美技术。但它们需要进行一些调整,以改善其柔软性和可伸展性。来自芝加哥大学的研究人员已经解决了当前OLED的紧密化学键和硬度问题,开发出一种全新的、更有弹性的替代品。该研究的共同通讯作者SihongWang说:"目前用于这些最先进的OLED显示器的材料非常脆;它们没有任何伸展性。我们的目标是创造出能保持OLED电致发光的东西,但要有可拉伸的聚合物。"凭借他们在分子工程方面的背景,研究人员知道开发一种更有弹性的OLED将需要一些分子操作。利用计算预测来开发他们的新型OLED聚合物,并测试了几个原型,研究人员在热激活延迟荧光(TADF)方面取得了胜利,这是一种让有机材料将电转化为光的高效方式。通过在TADF单元之间的聚合物中嵌入烷基--只含有碳原子和氢原子排列的有机化学品,柔软度和灵活性得到了加强。新设计的OLED可以被拉伸到其原来长度的两倍以上,而不会破坏其发光能力或显示清晰的图像。该研究的共同通讯作者胡安-德-巴勃罗说:"我们已经能够开发出感兴趣的新聚合物的原子模型,并且通过这些模型,我们模拟了当你拉动这些分子并试图使其弯曲时会发生什么。现在我们在分子水平上理解了这些特性,我们有了一个框架来设计新的材料,在那里灵活性和发光性得到了优化。"这种新型OLED的性能似乎超过了三星在2021年宣布的可穿戴健康监测系统,该系统可以拉伸多达30%,而不会对显示或监测性能产生不利的影响。研究人员说,他们的可拉伸OLED设备可以在下一代可穿戴电子设备和健康传感器方面有广泛的应用。该团队计划开发新版本的显示器,将额外的颜色整合到荧光中,并提高性能和效率。目标是最终达到现有商业技术所具有的相同性能水平。这项研究发表在《自然材料》上。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1355223.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1355223.htm

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