Développement de la technologie source pour l’utilisation d’appareils portables sans recharge

Malgré le développement et la commercialisation continus de divers appareils électroniques portables, tels que les bandes intelligentes, les progrès de ces appareils ont été freinés par une limitation majeure, car ils doivent régulièrement être rechargés. Cependant, une nouvelle technologie développée par une équipe de recherche sud-coréenne est devenue un sujet brûlant, car elle montre un potentiel important pour surmonter cette limitation pour les appareils électroniques portables.

L’Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST), ou KIST, a annoncé qu’une équipe de recherche dirigée par le directeur Jin-Sang Kim de l’Institut Jeonbuk des matériaux composites avancés a mis au point un dispositif thermoélectrique flexible à haut rendement capable de générer de manière autonome de l’électricité nécessaire à son fonctionnement à partir de la chaleur corporelle. L’appareil développé par l’équipe présente des capacités d’isolation thermique améliorées, rendues possibles grâce à la fabrication du composé de silicone flexible (PDMS) dans une configuration semblable à une éponge, qui a ensuite été utilisée comme cadre pour améliorer de manière innovante les performances de l’appareil.

Les dispositifs thermoélectriques sont capables de générer de l’électricité en utilisant la différence de température entre les deux extrémités de l’appareil, et ont été utilisés comme générateurs écologiques d’énergie provenant de sources telles que la chaleur du moteur des véhicules ou la chaleur résiduelle des centrales électriques. Inversement, en appliquant à la place de l’électricité au dispositif thermoélectrique, une extrémité du dispositif peut être refroidie tandis que l’autre génère de la chaleur, ce qui leur permet également d’être utilisé dans les systèmes de contrôle de la température pour les petits réfrigérateurs, les plaques de refroidissement des véhicules et les équipements à semi-conducteurs.

Les dispositifs thermoélectriques normaux ont généralement un substrat en céramique rigide supportant le semi-conducteur thermoélectrique, ce qui les rend difficiles à utiliser sur des surfaces courbes, tandis que dans les dispositifs thermoélectriques flexibles, un matériau polymère encapsule le semi-conducteur thermoélectrique, par opposition à un substrat en céramique, permettant au dispositif d’être plié. facilement. Lorsqu’un tel appareil est porté sur le corps, l’électricité peut être générée de manière autonome et peut également être utilisée comme climatiseur portable. En conséquence, les dispositifs thermoélectriques flexibles ont attiré beaucoup d’attention dans le domaine des dispositifs électroniques portables. Cependant, les matériaux polymères utilisés pour produire le substrat flexible ont une conductivité thermique élevée et ne peuvent donc pas bloquer la chaleur aux deux extrémités du dispositif. Par conséquent, les dispositifs flexibles qui ont été produits jusqu’à présent ont eu l’inconvénient fatal de ne pas pouvoir fonctionner à un niveau comparable aux dispositifs thermoélectriques commerciaux à substrat rigide.

En recherchant une solution à ce problème, l’équipe de recherche du KIST a fabriqué un matériau polymère à configuration éponge, en versant d’abord une solution de composé de silicone sur un cube de sucre et en laissant la solution se solidifier, puis en dissolvant le cube de sucre dans l’eau. Par conséquent, à mesure que le cube de sucre se dissolvait, l’espace qui avait été occupé par le cube se transformait en une structure constituée de micro bulles d’air. La capacité d’isolation thermique de cette structure était 50% plus élevée que les matériaux conventionnels, ce qui lui permettait de bloquer efficacement le transfert de chaleur. L’équipe du KIST a utilisé ce substrat comme cadre de support pour développer un dispositif thermoélectrique flexible qui ne souffre d’aucune perte de performance. Le dispositif de l’équipe a démontré des performances supérieures de plus de 20% aux dispositifs thermoélectriques flexibles existants et comparables aux dispositifs commerciaux existants. L’équipe de recherche (y compris les premiers co-auteurs: Dr Sung-Jin Jung, Dr Joonchul Shin) a pu utiliser avec succès leur appareil flexible pour allumer une lumière LED avec la chaleur corporelle.

Le directeur Jin-Sang Kim de la branche Jeonbuk du KIST a déclaré que «l’efficacité de notre dispositif thermoélectrique flexible a été élevée à un niveau comparable à celui des dispositifs thermoélectriques commerciaux grâce à un processus simple et peu coûteux qui nécessite de verser une solution sur du sucre et de permettre la solution. se solidifier.  » Il a également commenté, « si nous utilisons un nombre suffisant de dispositifs thermoélectriques, il devrait certainement être possible de produire des bandes intelligentes qui fonctionnent uniquement sur la chaleur corporelle. »

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Ce projet de recherche a été mené dans le cadre du projet Creative Allied du Conseil national de recherche de la science et de la technologie, ainsi que du programme de découverte de matériaux créatifs dirigé par la Fondation nationale de recherche de Corée et soutenu par le ministère des Sciences et des TIC (MSIT). Les résultats de cette étude ont été publiés dans l’édition de mars de la revue internationale « Nano énergie.  »

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