⭐ נקודות עיקריות
- חוקרים פיתחו גנרטור תרמואלקטרי גמיש המייצר חשמל מחום הגוף.
- הפיתוח מתמקד במתן מענה להפעלת מכשירים לבישים ללא צורך בסוללות.
- הטכנולוגיה מתבססת על ניתוב חום אופקי במצע סיליקון לשמירה על מבנה דק.
- לדברי החוקרים, התשתית עשויה לאפשר הפעלה רציפה של חיישנים רפואיים.
חוקרים מאוניברסיטת סיאול (Seoul National University) הציגו פיתוח חדש בתחום ייצור האנרגיה – גנרטור תרמואלקטרי (Thermoelectric Generator או TEG) המיוצר בתצורה של יריעה דקה וגמישה.
הפיתוח, שפורסם בכתב העת המדעי Science Advances, מתמקד באפשרות להפעיל מכשירים לבישים באופן רציף על בסיס חום גוף בלבד, וללא צורך בסוללות.
רכיבי TEG מייצרים חשמל על ידי ניצול הפרשי טמפרטורות בין משטח חם לסביבה קרה. על פי המחקר, טכנולוגיה זו מציעה פוטנציאל לאספקת אנרגיה עצמאית למכשירים לבישים.
הרעיון המרכזי הוא לאפשר למוצרים כמו שעונים חכמים, חיישני ניטור רפואיים ורכיבי כושר לפעול ללא הפסקה, תוך ביטול התלות בטעינה או בהחלפת סוללות שגרתית.
האתגר ביריעות דקות
כדי לשלב רכיבי TEG במוצרים לבישים, הם נדרשים להיות דקים ונוחים לענידה על העור. עם זאת, בשל העובדה שיריעות אלו דקות במיוחד, חום הגוף נוטה לעבור דרכן בצורה אנכית וישירה אל האוויר הפתוח.
מצב זה מונע היווצרות של אזורים חמים וקרים נפרדים על גבי היריעה, מה שמגביל את יעילות ייצור החשמל.
בעבר ניסו מהנדסים לעקוף את הבעיה באמצעות קיפול החומרים או יצירת מבנים תלת-ממדיים, אך פתרונות אלו פגעו בגמישות הרכיבים והפכו אותם לפחות מתאימים לשילוב במוצרים לבישים.
הפתרון: ניתוב חום אופקי
כדי להתגבר על מגבלה זו, צוות החוקרים פיתח TEG המכונה “פסאודו-רוחבי” (Pseudo-transverse), אשר משנה את האופן שבו האנרגיה התרמית נעה בתוך החומר תוך שמירה על משטח שטוח.
במקום לאפשר לחום להתפזר כלפי מעלה, החוקרים יצרו מצע סיליקון אלסטי המשלב חלקיקי נחושת זעירים באזורים ספציפיים.
חלקיקים אלו מאלצים את חום הגוף לזרום הצידה לאורך החומר, תהליך היוצר אזורים חמים וקרים סמוכים על גבי המשטח. שיטה זו מחקה אפקט פיזיקלי שבו חום וזרם חשמלי נעים בזוויות ישרות זה לזה.
לקראת מכשירים ללא סוללה
המכשיר מיוצר באמצעות תהליך המבוסס על תמיסות (Solution-processed), אשר שומר על גמישות החומר ומאפשר ייצור בקנה מידה רחב.
הרכיבים מתוכננים בתצורה מודולרית הדומה ללוח שחמט, המאפשרת חיבור והתאמה של היריעות לצורות וגדלים שונים בהתאם למכשיר אליו הם מיועדים.
לדברי החוקרים, פלטפורמה זו מניחה את התשתית לפיתוח דור עתידי של מוצרים לבישים שיוכלו להסתמך על אנרגיית הגוף כחלופה למקורות מתח חיצוניים, וכך להישאר פעילים ללא הגבלת זמן הנגזרת מקיבולת סוללה.
