Los ingenieros de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han demostrado un dispositivo flexible que recolecta la energía térmica del cuerpo humano para monitorear la salud. El dispositivo supera a todas las demás cosechadoras flexibles que utilizan el calor corporal como única fuente de energía.

En un artículo publicado en Energía aplicada , Los investigadores de NC State informan mejoras significativas en el recolector de calor corporal flexible que informaron por primera vez en 2017. Los recolectores utilizan energía térmica del cuerpo humano para alimentar tecnologías portátiles; piense en relojes inteligentes que miden su frecuencia cardíaca, oxígeno en sangre, glucosa y otros parámetros de salud, que nunca necesitan recargar sus baterías. La tecnología se basa en los mismos principios que rigen las cosechadoras termoeléctricas rígidas que convierten el calor en energía eléctrica.

Las cosechadoras flexibles que se adaptan al cuerpo humano son muy deseadas para su uso con tecnologías portátiles. Mehmet Ozturk, un profesor de NC State de ingeniería eléctrica e informática y autor correspondiente del artículo, mencionó un contacto superior de la piel con dispositivos flexibles, así como las consideraciones ergonómicas y de comodidad para el usuario del dispositivo, como las razones principales detrás de la construcción de generadores termoeléctricos flexibles, o TEG.

El rendimiento y la eficiencia de las cosechadoras flexibles, sin embargo, actualmente están muy por detrás de los dispositivos rígidos, que han sido superiores en su capacidad para convertir el calor corporal en energía utilizable.

"El dispositivo flexible informado en este documento es significativamente mejor que otros dispositivos flexibles informados hasta la fecha y se acerca a la eficiencia de los dispositivos rígidos, lo cual es muy alentador, "Dijo Ozturk.

La prueba de concepto TEG informada originalmente en 2017 empleaba elementos semiconductores que estaban conectados eléctricamente en serie mediante interconexiones de metal líquido hechas de EGaIn, una aleación no tóxica de galio e indio. EGaIn proporcionó conductividad eléctrica y capacidad de estiramiento similares al metal. Todo el dispositivo estaba incrustado en un elastómero de silicona estirable.

El dispositivo actualizado emplea la misma arquitectura pero mejora significativamente la ingeniería térmica de la versión anterior, al tiempo que aumenta la densidad de los elementos semiconductores responsables de convertir el calor en electricidad. Una de las mejoras es un elastómero de silicona mejorado, esencialmente un tipo de caucho, que encapsula las interconexiones EGaIn.

"La clave aquí es utilizar un elastómero de silicona de alta conductividad térmica dopado con escamas de grafeno y EGaIn, "Dijo Ozturk. El elastómero proporciona robustez mecánica contra pinchazos mientras mejora el rendimiento del dispositivo.

"El uso de este elastómero nos permitió aumentar la conductividad térmica, la tasa de transferencia de calor, seis veces, permitiendo una mejor difusión lateral del calor, " él dijo.

Ozturk agregó que uno de los puntos fuertes de la tecnología es que elimina la necesidad de que los fabricantes de dispositivos desarrollen nuevos dispositivos flexibles, materiales termoeléctricos porque incorpora los mismos elementos semiconductores que se utilizan en los dispositivos rígidos. Ozturk dijo que el trabajo futuro se centrará en mejorar aún más la eficiencia de estos dispositivos flexibles.

Yasaman Sargolzaeiaval, Viswanath P. Ramesh, Taylor V. Neumann, Veena Misra, Michael Dickey y Daryoosh Vashaee fueron coautores del artículo. El grupo también tiene una patente reciente sobre la tecnología.