(New wearable device turns the body into a battery)
2021/2/10 ｱﾒﾘｶ合衆国・コロラド大学ボールダー校(CUBoulder)
・ CU Boulder、中国・ハルビン工業大学、東南大学、浙江大学、同済大学および華中科技大学による研究チームが、身体の熱をエネルギーに変換する低コストの熱電ウェアラブルデバイスを開発。
・ 同デバイスは、自己修復能力を備え完全にリサイクルできる。同研究チームでは、実際の人間の皮膚のような外観や挙動の「電子スキン」の開発を過去に試みているが、作動には外部電源を要した。
・ 同ウェアラブルデバイスは、皮膚に直接触れる指輪やブレスレットのように身体に装着できる伸縮性を有し、身体が発する熱を電気に変換する。発電量は電池を下回るが、腕時計やスマートウォッチの作動には十分である、皮膚面積 1 ㎠毎に約 1V の発電が可能。ジェネレーターを追加して大型デバイス等にカスタマイズ作製もできる。
・ 同ウェアラブルデバイスは、ベースに伸縮性の材料のポリイミンを使用。これに薄い熱電チップを差し込み、それらを液体金属で接続する。完成品はプラスチック製のブレスレットとミニチュア・コンピューターのマザーボードを統合したような、あるいはハイテクなダイヤモンドの指輪のような外観を持つ。
・ 標準的なスポーツ用リストバンドサイズのデバイスを装着して早歩きをすることで、時計用電池の容量を上回る約 5V を発電できる。デバイスに穴が開いた場合には、破れた両端を一緒につまめば数分間で修復。生体の細胞のような回復力を持つ。
・ また、使用済みのデバイスは、電子コンポーネントを分離してポリイミンベースを溶解する特殊な溶液に浸すだけで、全ての構成部品が再利用可能となる。環境への負荷を抑えながら、低コストと高安定性を維持したデバイス製造に努めた。設計の改善点は残るが、5～10 年以内の商業化が可能と考える。
URL: https://www.colorado.edu/today/2021/02/10/thermoelectric
＜NEDO海外技術情報より＞
（関連情報)
Science Advances 掲載論文(フルテキスト）
High-performance wearable thermoelectric generator with self-healing, recycling, and Lego-like
reconfiguring capabilities
URL: https://advances.sciencemag.org/content/7/7/eabe0586
Abstract
Thermoelectric generators (TEGs) are an excellent candidate for powering wearable electronics and the “Internet of Things,” due to their capability of directly converting heat to electrical energy. Here, we report a high-performance wearable TEG with superior stretchability, self-healability, recyclability, and Lego-like reconfigurability, by combining modular thermoelectric chips, dynamic covalent polyimine, and flowable liquid-metal electrical wiring in a mechanical architecture design of “soft motherboard-rigid plugin modules.” A record-high open-circuit voltage among flexible TEGs is achieved, reaching 1 V/cm2 at a temperature difference of 95 K. Furthermore, this TEG is integrated with a wavelength-selective metamaterial film on the cold side, leading to greatly improved device performance under solar irradiation, which is critically important for wearable energy harvesting during outdoor activities. The optimal properties and design concepts of TEGs reported here can pave the way for delivering the next-generation high-performance, adaptable, customizable, durable, economical, and eco-friendly energy-harvesting devices with wide applications.
