Россияне научились заряжать смартфоны теплом человеческого тела

Изобретение международной группы ученых представляет собой термоэлектрический материал с упорядоченно расположенными нанотрубками. На 25 июля 2019 г. в мире не существовало ни единого его аналога в виду уникальной структуры и свойств.

Новый материал имеет в своей основе особые вытянутые полимеры, придающие ему гибкость. Использование нанотрубок позволило в несколько раз повысить его электропроводность, и сочетание этих свойств, по словам участника группы со стороны НИТУ «МИСиС», кандидата физико-математических наук Хабиба Юсупова, позволит в будущем делать из него нательные аксессуары. К их числу относятся, для примера, браслеты, преобразующие тепло тела в электроэнергию для подзарядки аккумуляторов.

Материал также будет пригоден для изготовления тех же чехлов для смартфонов и планшетных компьютеров. Использование таких защитных аксессуаров даст возможность заряжать гаджет прямо в процессе его эксплуатации, не прибегая к внешним аккумуляторам и проводным зарядкам.

При разработке потенциального «убийцы» всех зарядных устройств в мире ученые использовали специальный полимер полиэтилендиокситиофен (ПЭДОТ). Специалисты остановились именно на нем за счет его изначально высокой электропроводности. Структура полимера позволяет добавлять в него различные химические включения и тем самым еще сильнее повышать электропроводность.

Первым этапом в создании материала стало «выращивание» вертикально расположенных нанотрубок на полупроводниковой подложке. Затем ученые вытянули их по горизонтальной плоскости залили их сверху модифицированным ПЭДОТ. Используя при пост-обработке этиленгликоля и диметилсульфоксида для нейтрализации скоплений нескольких нанотрубок в одной точке, ученые в итоге добились более чем двукратного повышения фактора мощности по сравнению с обычным ПЭДОТ. Результатом исследований также стало наращивание электропроводности до 1131 См/см-1 и коэффициента Зеебека до 58,7 мкВ/К-1.

В своей статье ученые не уточнили, на каком этапе разработки находится созданная ими технология. Также они не отметили, когда планируют коммерциализировать ее.

Термоэлектрические материалы изначально представляли собой химические соединения или сплавы металлов. В названии кроется их главная особенность – они способны преобразовать тепловую энергию в энергию электрическую, используя для этого разницу температуры в местах присоединения проводников к пластине металла. Эффект открыл в 1821 г. немецкий физик Томас Зеебек (Thomas Seebeck), в честь которого был назван вышеупомянутый коэффициент.

Коэффициент полезного действия (КПД) термогенераторов на основе сплавов не превышает 10%, что на фоне необходимости нагрева металлической пластины до нескольких сотен градусов делает технологию крайне неэффективной. В 21 веке на смену сплавам металлов пришли полимеры, способные работать даже при комнатной температуре и очень гибкие, в отличие от металлов. Их эффективность и доказали ученые из НИТУ «МИСиС» с коллегами из Германии и Швейцарии.

Добавим, что не только они преуспели в этом. В октябре 2017 г. ученые из Красноярска создали материал, способный максимально поглощать тепло человеческого тела и заряжать с его помощью мобильные устройства. Состоящий из алмазно-графитовой смеси и полиэтиленовых гранул материал получил название «черное тело».

Авторами изобретения стали сотрудники Института физики им. Л. В. Киренского Федерального исследовательского центра «Красноярский научный центр Сибирского отделения РАН». Непосредственным создателем «черного тела» стал кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории молекулярной спектроскопии КНЦ СО РАН Александр Иваненко.