Fitbit手環(huán)沒(méi)電了？趕緊出去跑一圈電量瞬間滿(mǎn)格

北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)最新研制的熱電式發(fā)電裝置的厚度只有2毫米，而這個(gè)“小方片”裝置卻能夠?qū)⑷梭w的高效的將熱能裝換成為電能。

　　該裝置的導(dǎo)熱材料存在于“小方塊”裝置的表層，并且向外擴(kuò)散熱量，在“小方塊裝置”的頂部會(huì)涂有一層聚合物材料，通過(guò)這個(gè)聚合物層吸收熱量傳導(dǎo)到裝置內(nèi)部產(chǎn)生電能。

　　此前研究人員大膽的想象，計(jì)劃把這個(gè)裝置嵌入認(rèn)得T恤衫中，但是研究發(fā)現(xiàn)“小方塊”裝置收集熱量最高效的部位是人體的上臂。

　　新型熱電式發(fā)電裝置誕生

　　在不久的將來(lái)你將會(huì)發(fā)現(xiàn)，拼命的工作、劇烈的運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的并不僅僅是你的Fitbit手環(huán)上所顯示的心跳頻率的加快，而且這個(gè)過(guò)程還能帶來(lái)足夠的電能為你的設(shè)備進(jìn)行充電。

　　目前，研究人員正在加緊時(shí)間開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)一款新的設(shè)備，這個(gè)設(shè)備可以收集人體所散發(fā)出來(lái)的熱量，將這些熱量轉(zhuǎn)換成為電能，而這些電能就可以為我們的可穿戴設(shè)備以及智能手機(jī)等等進(jìn)行充電。

　　該裝置設(shè)計(jì)成為了一個(gè)符合人體構(gòu)造規(guī)律的 “小方塊” ，并且把導(dǎo)電層涂抹在上面，通過(guò)位于這個(gè)裝置中央的熱電式發(fā)電機(jī)就可以將人體的熱能進(jìn)行有效的收集，并且將收集到的熱量轉(zhuǎn)換成為我們所需要的電能。

　　而這一切設(shè)計(jì)的源泉都來(lái)自于北卡羅來(lái)納州立大學(xué)，他們所設(shè)計(jì)的裝置能夠更加高效的收集熱能，之前的一些輕量級(jí)的熱收集裝置通常只能夠產(chǎn)生1微瓦/平方厘米或者更少的電能，而北卡羅來(lái)納州立大學(xué)所研制的設(shè)備卻能夠產(chǎn)生20微瓦/平方厘米，足足是原熱收集裝置的20倍。

　　新型熱電式發(fā)電裝置工作原理

　　北卡羅來(lái)納州立大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程方面的副教授Daryoosh Vashaee 在一篇熱電式發(fā)電機(jī)相關(guān)的論文中表示“可穿戴式熱電發(fā)電機(jī)(TEGs)的發(fā)電原理主要是利用空氣與人體的溫度差異來(lái)產(chǎn)生電能。”

　　文章中還表示：“以前的熱電式發(fā)電機(jī)通常都會(huì)采用一個(gè)散熱片來(lái)作為其核心元件，而這個(gè)原件異常的沉重，而且僵硬、笨拙。不僅如此，這種熱電式發(fā)電機(jī)（TEG）只能產(chǎn)生1微瓦/平方厘米或者更少的電能。而我們團(tuán)隊(duì)所研制的裝置，可以將電能產(chǎn)量提高到20微瓦/平方厘米，與此同時(shí)，該裝置將不會(huì)使用散熱片，這也使得裝置本身更加輕便、使用起來(lái)的感覺(jué)更加舒適。”

　　整個(gè)電熱式發(fā)電裝置的工作過(guò)程首先是從一個(gè)導(dǎo)熱層開(kāi)始的，這個(gè)導(dǎo)熱層與皮膚緊緊貼在一起，因此，可以更加高效的進(jìn)行熱量的收集以及傳導(dǎo)。

　　此外，在裝置的頂部還會(huì)有一個(gè)聚合物層，這個(gè)聚合物層的作用就是減少人體的熱量的損失以及傳導(dǎo)到裝置內(nèi)部的熱量的損失。

　　而位于整個(gè)熱電式發(fā)電機(jī)組件中心的熱電發(fā)電機(jī)（TEG），雖然只有1平方厘米的面積，但是卻可以從人體的皮膚上吸收大量的能量，并且能夠?qū)⒛芰窟M(jìn)行傳遞，最后轉(zhuǎn)換成為電能，供我們使用。

　　如果說(shuō)，熱能通過(guò)熱電式發(fā)電機(jī)（TEG）傳導(dǎo)到導(dǎo)熱材料層的外層，那么，這部分熱能將不會(huì)被轉(zhuǎn)換成為電能，因?yàn)?，這部分能量會(huì)在人體的體外迅速的消散損失掉。

新型熱電式發(fā)電裝置的優(yōu)勢(shì)

　　這個(gè)熱電式發(fā)電裝置的研發(fā)制作團(tuán)隊(duì)表示：“我們所研發(fā)的這套熱電式發(fā)電裝置的厚度只有兩毫米，所以說(shuō)它是一個(gè)非常輕便、簡(jiǎn)潔的裝置。”

　　為北卡羅來(lái)納州美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的納米技術(shù)工程研究中心的先進(jìn)的自供電系統(tǒng)的集成傳感器技術(shù)（ASSIST）項(xiàng)目工作的Vashaee表示：“這個(gè)電熱發(fā)電裝置的電熱發(fā)電機(jī)（TEG）的大小只有1平方厘米，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)異常輕便、簡(jiǎn)潔，但是，如果目前的電量難以滿(mǎn)足設(shè)備的用電需求的話(huà)，我們可以輕松的擴(kuò)大電熱發(fā)電機(jī)（TEG）的大小，來(lái)增加發(fā)電量，供人們使用。”

　　最佳的集熱部位的選擇

　　在創(chuàng)建這種新型電熱發(fā)電裝置的同時(shí)，研究人員還發(fā)現(xiàn)，人體最高效的熱量收集部位就是人體的上臂。

　　雖然手腕關(guān)節(jié)附近的溫度一般較其他部位的溫度要高，但是考慮到手腕關(guān)節(jié)的特殊的結(jié)構(gòu)，使得熱電式發(fā)電機(jī)（TEG）并不能與人體皮膚很好的接觸，所以熱傳導(dǎo)效率大大降低，得不償失，所以手腕并不是最佳的集熱部位。