Дрехите зареждат вашия смартфон: учени разработиха тъкан, която преобразува топлината в електричество

С развитието на носимите устройства и Интернет на нещата, устойчивото решение за захранване на безжичните устройства и сензорите става важно. Те могат да бъдат термоелектрически генератори, които преобразуват генерираната топлина в електричество. Изследователски екип, ръководен от Масаказу Накамура от Института за наука и технологии в Нара (NAIST), Япония, работи върху гъвкави термоелектрически генератори, които могат да се носят. Това се случва с помощта на въглеродни нанотръби (BHT), които са пришити в тъканта.

Ефективните термоелектрически материали създават напрежение, поради температурните разлики. Въглеродните нанотръби отговарят на повечето от необходимите изисквания. Тяхната гъвкавост и висока механична якост също ги правят обещаващи приложения. Въпреки това, високата топлопроводимост на BHT ограничава тяхната термоелектрическа производителност. За да се намали топлопроводимостта, тръбите се диспергират в разтвор и се комбинират с други материали. Полученият продукт се използва за създаване на нишки чрез процеса на мокро предене. Но обичайните методи на дисперсия често заплитат нишките с нанометрова дебелина, което намалява тяхната електропроводимост и термоелектрически характеристики.

В проучване, публикувано в ACS Applied Nano Materials, Накамура, заедно със завършилия студент Ан, Н. Негуен и други от NAIST, разработиха нов метод за диспергиране на BHT. Използвайки глицерин като дисперсант и полиоксиетилен (50) стеарилов етер като повърхностно-активно вещество (което се използва за подобряване на свойствата на разстъкаването и намокрянето с течност), изследователите направиха тъканта приемлива за употреба.

„Ние сме пионери в евтин, бърз и екологичен метод за разработване на гъвкави, носещи се термоелектрически устройства от плат“ — казва Накамура.

Глицеринът има висок вискозитет, което го прави отлична среда за равномерно диспергиране, а повърхностно-активното вещество предотвратява натрупването на BHT в дисперсията. Повърхностноактивните вещества с оксиетиленови групи също пречат на преноса на топлина.

Концентрацията на повърхностно активното вещество е критична, тъй като влияе както на топлинната, така и на електропроводимостта на дисперсията. Процесът, който отне само три часа и използваше щадящи околната среда химикали, произведе BHT прежди с прецизно подравнени снопове с диаметър 8nm с повърхностно активно вещество между тях. Подравняването на BHT обикновено увеличава както електрическата, така и топлинната проводимост. Въпреки това, чрез поставяне на повърхностноактивни молекули между сноповете, изследователите са успели да потиснат преноса на топлина. По този начин предложеният нов подход е обещаващ за подобряване на термоелектричните характеристики на въглеродните нанотръби и материали, направени от тях — от нишки до обемни структури.