Ученые создали резинку, вырабатывающую электричество за счёт тепла тела

В лаборатории Пекинского университета исследователи создали ленту из резины, которая буквально оживает от прикосновения тепла. Эта гибкая субстанция, словно живой организм, впитывает разницу между теплом человеческого тела и прохладой окружающего мира, преобразуя ее в поток энергии. Представьте умные часы, которые питаются не от батареек, а от вашего пульса, или одежду, которая регулирует температуру, обеспечивая комфортные условия. Это вполне реально, благодаря созданию необычной резины из смеси полимеров и нановолокон.

Фото из открытых источников

Команда Пекинского университета, возглавляемая материаловедом Лэем Тином, представила первую в мире эластичную термоэлектрическую резину. Этот материал обладает гибкостью и способен преобразовывать тепло в электричество, что ранее было недостижимым в подобных разработках. До сих пор высокоэффективные термоэлектрические материалы обладали лишь гибкостью, но не эластичностью.

Разработка использует термоэлектрический принцип, при котором разница температур превращается в энергию. Температура тела держится около 37 градусов по Цельсию, тогда как окружающий воздух обычно колеблется от 20 до 30 градусов. Китайская команда разработала материал, который использует эту разницу для генерации электроэнергии.

К слову, термоэлектрические материалы вовсе не новинка. Космические зонды давно применяют радиоактивные изотопы для выработки энергии в местах без доступа к солнечному свету. Однако большинство существующих вариантов либо слишком жесткие, либо теряют свойства при растяжении.

Лэй Тин объяснил суть новинки: «Мы первыми предложили концепцию термоэлектрической резины». 

Его команда нуждалась в материале, способном сгибаться, растягиваться и плотно прилегать к коже. 

«Такие термоустройства удобны и эффективно преобразуют тепловую энергию тела в электрическую с меньшими потерями», — добавил он. 

Теоретически материал мог бы обеспечивать питание бесконечно, если только он не повредится.

Это достижение стало возможным благодаря смешиванию полупроводниковых полимеров с эластичной резиной. Исследователи создали из нановолокон сеть, способную растягиваться и при этом проводить ток. После обработки материал растянулся более чем на 850 процентов от первоначальной длины. При растяжении на 150 процентов он восстановил более 90 процентов формы, что сравнимо с натуральным каучуком.

Специальные легирующие добавки повысили эффективность. Они обеспечили термоэлектрические свойства при комнатной температуре, не уступающие обычным неорганическим материалам. 

Лэй отметил, что результаты исследования не ограничиваются лишь зарядкой носимых гаджетов. 

«Речь идет не только о зарядке носимых устройств», — сказал он, указав на возможность в удаленной связи. Например, устройства могут получать энергию от тепла горения.

Группа ученых собирается интегрировать каучук в одежду. Такая одежда могла бы заряжать телефон в кармане, а с помощью полупроводниковых проводов отводить тепло от тела и регулировать температуру.

Есть еще одно направление — медицина. Пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями часто носят устройства для мониторинга, требующие больших батарей. Новый материал может заменить их легкими датчиками, питающихся энергией тепла тела.