苹果看好的韩国技术：“仅凭体温就能发出求救信号”

Published 20 Jun.2023 16:08(KST)

开发高性能柔性热电元件
仅凭体温即可发电
足以驱动可穿戴设备

苹果最新的可穿戴设备通过在严重摔倒时自动发出求救信号的功能，与三星电子等竞争对手实现差异化。那么如果电池电量耗尽怎么办？国内研究团队将一项足以令苹果管理层欣喜的创意变为现实：开发出一种无需电池、仅靠体温就能驱动无线可穿戴电子设备的高性能可伸缩热电器件。

韩国研究财团20日表示，首尔大学Hong Yongtaek教授研究团队与韩国科学技术研究院（KIST）Jung Seungjun博士研究团队通过共同研究，开发出一种无需电池、仅依靠体温自发电即可驱动无线可穿戴电子设备的高性能可伸缩热电器件。

随着手表、眼镜等各种形态的可穿戴电子设备使用量增加，为相关设备高效供电的器件开发也日益活跃。热电器件是利用塞贝克效应（Seebeck effect）将热能转化为电能的器件。赋予其可伸缩性后，可贴附在人类皮肤上，利用体温在无电池条件下驱动自发电可穿戴设备，因此作为新型电源供给器件备受关注。所谓塞贝克效应，是指将两种不同金属的两端互相接合后，对其中一端接合部加热时，在闭合电路中产生电位差并形成电流的现象。

热电器件能够产生的电功率与器件内部电阻成反比，但现有可伸缩热电器件内部电阻较高，可产生的电功率较小，实用性不足。要实现能够驱动外部设备的高性能可伸缩热电器件，必须解决提高可伸缩热电器件内部电阻的主要因素——可伸缩电极与热电材料之间的界面电阻，以及可伸缩电极自身的电阻。

研究团队引入两项策略，以改善可伸缩热电器件内部界面和可伸缩电极的电阻，在降低内部电阻的同时提升自发电性能，成功开发出高性能可伸缩热电器件。具体而言，在以银纳米线为基础的可伸缩电极上应用溶液型焊接工艺（将两金属颗粒接触部位相互结合的工艺），降低内部电阻；同时在可伸缩电极与热电材料的接合部引入以银颗粒为基础的导电中间层，降低接合部的界面电阻。

结果显示，同时应用这两项策略的可伸缩热电器件，其内部电阻较以往降低了6倍以上，展现出世界顶尖水平的发电性能。此外，仅凭体温发电、在无外部电源装置的情况下即可实现蓝牙通信，从而能够在紧急情况下发出求救信号，成功驱动无线自发电可穿戴系统。

Hong Yongtaek教授表示：“本研究克服了长期以来被视为既有可伸缩热电器件技术瓶颈的低发电性能问题，仅凭体温等少量热能就能驱动无线可穿戴设备，从而提升了可伸缩热电器件的实用性”，“有望为无电池自发电可穿戴设备的大众化与商业化作出重大贡献”。