近日，來自中國科學院電工研究所等單位的科研人員，在智能可穿戴設備的柔性發(fā)電技術領域取得突破性進展，成功研發(fā)出一種超高效的新型柔性發(fā)電薄膜材料。這種材料通過特殊結構設計，其功率密度創(chuàng)造了硒化銀基柔性熱電器件所有已報道同類材料的最高值。相關研究成果在線發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

目前，像智能手表、手環(huán)這類智能可穿戴設備發(fā)展很快，但它們大多靠電池供電。電池需要經常更換或充電，限制了這類設備的普及。熱電技術可以直接將人體熱量轉化為電能，具有安全環(huán)保、無須機械部件等優(yōu)勢，是解決可穿戴設備供電問題的理想方案。然而，現有柔性熱電材料的性能較差，且發(fā)電器件多為平面結構，導致器件在應用過程中發(fā)出的電太少，無法滿足電子設備正常運轉的需求。

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柔性可穿戴發(fā)電器件應用展示

“在這項最新的研究中，我們利用化學溶液法，把碲化銀做成細小的納米線，然后和石墨烯混合，鋪在一種多孔的尼龍底布上，再經過抽濾和快速熱壓處理，最終做成了這種超高性能的柔性‘發(fā)電薄膜’材料。”論文共同通訊作者、中國科學院電工所研究員丁發(fā)柱說。

值得一提的是，他們用這種薄膜做成了立體的“小拱橋”形狀的發(fā)電裝置，里面有100對發(fā)電單元。這個拱橋結構設計能更好地利用人體和環(huán)境的溫差。這一微型“體溫發(fā)電機”的發(fā)電能力創(chuàng)了同類器件的世界紀錄，產生的電量足夠驅動電子手表、溫濕度計等小設備運轉。

丁發(fā)柱表示，這項研究將熱電轉換技術成功應用于柔性發(fā)電器件，為智能可穿戴設備提供了一種高效、可持續(xù)的供電方案，對熱電轉換技術的規(guī)模化應用具有重要的現實意義。