近日,一項突破性科研成果在《科學進展》雜志上正式發表,首爾大學研究團隊成功開發出一款完全平坦的可穿戴發電機,為智能服裝與健康監測設備的無電池化發展開辟了新路徑。這款被命名為“偽橫向熱電發電機”的裝置,通過引導人體熱量橫向流動實現高效發電,同時保持了材料的輕薄柔軟特性。
傳統熱電發電技術依賴溫暖表面與涼爽環境之間的溫差產生電能,但當應用于可穿戴設備時,超薄材料導致人體熱量垂直散失的問題成為主要障礙。熱量如同穿過單張紙般快速穿透薄膜,難以形成有效的冷熱分區,嚴重制約了發電效率。此前,工程師們嘗試通過折疊材料或構建三維結構解決這一問題,卻不可避免地犧牲了設備的輕便性與柔韌性。
研究團隊從熱能傳輸路徑的根本性變革入手,設計出特制彈性硅膠底座。該結構僅在特定區域嵌入導熱銅納米顆粒,形成熱量橫向流動的強制通道。這種創新設計使平坦表面自然形成相鄰的溫暖區與涼爽區,模擬了熱流與電流呈直角運動的物理效應,僅憑平面結構就構建出可用的溫度梯度。
制造工藝方面,該設備采用墨水打印技術實現模塊化組裝。內部組件如同積木般靈活拼接,既能保證極高的柔韌性,又可適應不同形狀與尺寸的穿戴需求。這種可擴展性為智能手表、運動監測貼片等設備提供了持續供電的新方案,無需額外電池即可維持運行。
實驗數據顯示,新型發電機在保持絕對平坦形態的同時,發電效率較傳統垂直散熱結構提升顯著。其突破性設計不僅解決了可穿戴設備供電難題,更通過模塊化結構為個性化醫療監測設備的開發提供了技術支撐,標志著柔性電子領域向實用化邁出關鍵一步。











