近日，據外媒報道，美國的材料化學家開發了一種可以收集人體(ti) 熱量的布料，這種布料可以為(wei) 小型可穿戴設備提供動力。美國馬薩諸塞大學的材料化學家Trisha Andrew表示，許多可穿戴生物傳(chuan) 感器、數據發射器和類似的個(ge) 性化健康監測設備發展迅速，如今已經越來越小型化。但它們(men) 需要大量的能源，而且電源通常是笨重的。
現在，她和她的博士生Linden Allison說，他們(men) 已經開發出一種能夠收集人體(ti) 熱量的織物，為(wei) 小型可穿戴微電子設備(如活動追蹤器)提供動力。
Andrew和Allison解釋說，在理論上，身體(ti) 熱量可以利用體(ti) 溫與(yu) 周圍冷空氣的差異產(chan) 生電能，即產(chan) 生“熱電”效應。
但他們(men) 指出，目前所需的特殊材料要麽(me) 非常昂貴，要麽(me) 有毒，要麽(me) 效率低下。Andrew說：“我們(men) 所開發的是一種低成本的蒸汽印刷方法，是將生物兼容、柔性和輕質的聚合物薄膜印在棉織物上，這些棉織物具有足夠高的熱電性能，能夠產(chan) 生相當高的熱電壓，足以驅動一台小型設備。”
在這項工作中，研究人員利用羊毛和棉花的自然低熱傳(chuan) 輸特性，製造出一種能夠保持溫差的熱電服裝。溫度梯度穿過一種稱為(wei) 熱電堆的電子設備，即使在長時間的連續磨損中也能將熱量轉化為(wei) 電能。
她和Allison總結道：“本質上，我們(men) 利用織物的基本絕緣性能來解決(jue) 設備界一個(ge) 長期存在的問題。”“我們(men) 相信，對於(yu) 那些尋求為(wei) 可穿戴電子產(chan) 品開發新能源的設備工程師和有意開發智能服裝的設計師來說，這項工作將是很有趣的。”
具體(ti) 來說，他們(men) 創造的織物是一種被稱為(wei) 持久p摻雜聚(3，4-乙基二氧噻吩)(PEDOT-Cl)的導電聚合物，通過蒸汽印刷在一種緊密組織和一種中等組織形式的商用棉織物上。然後，他們(men) 將這種熱電堆集成到一個(ge) 特別設計的可穿戴的波段中，當戴在手上時產(chan) 生大於(yu) 20毫伏的熱電壓。
研究人員通過摩擦或洗滌塗層織物測試了PEDOT-CI塗層的耐用性。並通過掃描電子顯微照片對塗層性能進行評估，結果表明塗層“經洗滌或擦傷(shang) 後不開裂、不分層，從(cong) 而證實了蒸汽印刷PEDOT-CI的機械堅固性”。
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他們(men) 用定製的探針測量了塗層的表麵電導率，發現較鬆的組織棉比緊密的組織材料表現出更高的導電性。他們(men) 補充道，這兩(liang) 種織物的導電性“在摩擦和清洗後基本保持不變”。
研究發現，他們(men) 確定誌願者的手腕、手掌和上臂散發出的熱量最多，因此Andrew和Allison製作了可穿在這些區域的有彈性的熱電織物伟德国际英国帶，這些露在空氣中的帶子外部是絕緣的。根據紗線的厚度，隻有溫度計的未塗層一側(ce) 才能接觸皮膚，以減少對PEDOT-CI過敏反應的風險。
研究人員注意到，汗水顯著增加了伸展臂的熱電壓輸出，這並不令人驚訝，因為(wei) 他們(men) 觀察到，濕棉是一種比幹織物更好的熱導體(ti) 。他們(men) 還可以通過在佩戴者的皮膚和帶子之間插入一個(ge) 反射熱的塑料層，隨意關(guan) 閉熱量傳(chuan) 遞。
總的來說，他們(men) 表明，反應蒸汽塗覆工藝創造了機械堅固的織物溫差，與(yu) 傳(chuan) 統生產(chan) 的設備相比，在低溫溫差中具有“顯著的高熱電功率因數”。此外，他們(men) 還發現了最佳做法是自然地將溫度計集成到成衣中，這使得盡管有持續的磨損，仍能在整個(ge) 溫度計上保持顯著的溫度梯度。
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