Китайські науковці з Пекінського університету представили перший у світі матеріал, який поєднує еластичність і термоелектричне перетворення — термоелектричну гуму. Вона здатна безперервно генерувати електроенергію з тепла людського тіла, забезпечуючи живлення для носимих пристроїв, медичної електроніки та навіть засобів зв’язку.
Основою відкриття став градієнт температури: тіло людини стабільно підтримує близько 37°C, тоді як навколишнє середовище зазвичай холодніше. Ця різниця використовується для виробництва електроенергії. «Ми перші у світі запропонували концепцію термоелектричної гуми», — пояснює автор роботи, матеріалознавець Лей Тін.
Ключем до прориву стало поєднання напівпровідникових полімерів з гнучкою гумовою матрицею та створення мережі нановолокон, яка зберігає високу провідність навіть при сильному розтягуванні. Матеріал продемонстрував:
- розтяжність понад 850% від початкової довжини;
- пружність: після 150% розтягнення він відновлював понад 90% форми;
- ефективність, порівнянну з неорганічними термоелектричними матеріалами, завдяки спеціальним домішкам.
Це досягнення особливо важливе для еластомерів n-типу — матеріалів, які проводять електрони і при цьому зберігають функціональність під механічним навантаженням. До сьогодні поєднати високу електропровідність із еластичністю у такій системі не вдавалося.
Практичні наслідки відкриття можуть бути значними:
- Медицина: заміна великих акумуляторів у кардіомоніторах чи сенсорах легкими датчиками, що живляться від тепла тіла.
- Носимі гаджети: смарт-годинники та браслети з автономним живленням.
- Спецодяг: інтеграція гуми в тканину, що може одночасно регулювати температуру тіла і заряджати мобільні пристрої.
- Аварійні ситуації: забезпечення живлення від теплового випромінювання при пожежах чи в інших екстремальних умовах.
Дослідження, опубліковане в журналі Nature, відкриває шлях до енергетично автономної електроніки, яка працює без батарей, використовуючи лише тепло людського тіла.