3D打印柔性可穿戴设备用体温发电

科技日报讯 （记者张梦然）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。