새로운 필름으로 체온을 전기로 바꿔 차세대 웨어러블에 동력을 제공한다.

QUT이 이끄는 연구팀은 체온을 이용해 차세대 웨어러블 기기에 전력을 공급할 수 있는 초박형 유연 필름을 개발해 배터리가 필요 없게 되었다.

이 기술은 전자 칩을 냉각하는 데에도 사용할 수 있어 스마트폰과 컴퓨터를 더 효율적으로 작동시키는 데 도움이 될 수 있다.

권위 있는 저널 사이언스에 연구팀의 새로운 연구를 발표한 지강 첸 교수는 이 획기적인 기술이 체온을 전력으로 변환하는 유연 열전 장치를 만드는 데 있어 주요 과제를 해결했다고 말했다.

이 접근 방식은 웨어러블 전자 제품에 지속 가능한 에너지원을 제공하고 칩에 효율적인 냉각 방법을 제공한다.

"유연한 열전소자는 피부에 편안하게 착용할 수 있으며, 인체와 주변 공기의 온도 차이를 전기로 효과적으로 전환할 수 있다."라고 첸 교수는 말했다.

"또한 컴퓨터나 휴대전화 내부와 같이 좁은 공간에 적용하여 칩을 식히고 성능을 개선하는 데 도움이 될 수 있다.”

"다른 잠재적인 응용 분야로는 개인 열 관리가 있다. 여기서는 체온을 웨어러블 난방, 환기 및 공조 시스템에 전력을 공급할 수 있다.”

"그러나 제한된 유연성, 복잡한 제조, 높은 비용 및 불충분한 성능과 같은 과제로 인해 이러한 장치는 상업적 규모에 도달하지 못했다."

이 분야의 대부분 연구는 열을 전기로 전환하는 높은 특성으로 평가되는 텔루륨 비스무트 기반 열전소자에 집중되어 왔으며, 심박수, 온도 또는 움직임 모니터와 같은 저전력 응용 분야에 이상적이다.

이 연구에서 팀은 작은 결정 또는 "나노바인더"를 사용하여 유연한 열전 필름을 만드는 비용 효율적인 기술을 도입하여 일관된 텔루륨 비스무트 시트 층을 형성하여 효율성과 유연성을 모두 높였다.

"우리는 기록적인 높은 열전 성능, 뛰어난 유연성, 확장성 및 낮은 비용을 갖춘 A4 크기의 인쇄 가능한 필름을 만들어냈으며, 이는 현재 이용 가능한 최고의 유연한 열전 소재 중 하나가 되었다."라고 첸 교수는 말했다.

 이 팀은 고온 고압에서 용매에 나노결정을 형성하는 기술인 "용매열 합성"을 "스크린 인쇄" 및 "소결"과 결합했다. 스크린 인쇄 방법은 대규모 필름 생산을 허용하는 반면, 소결은 필름을 녹는점에 가깝게 가열하여 입자를 결합한다.

웬이 첸 씨는 그들의 기술이 전통적인 재료보다 잠재적으로 저렴하고 지속 가능한 은 셀레나이드 기반 열전소자와 같은 다른 시스템에서도 작동할 수 있다고 말했다.

그는 "이러한 재료의 유연성은 유연한 열전 기술을 발전시키는 데 우리의 접근 방식이 광범위한 가능성을 제공한다는 것을 보여준다."라고 말했다.