Тепло тела – в энергию: создана ультратонкая технология питания носимой электроники

В основе технологии лежит так называемый «псевдопоперечный термоэлектрический генератор» — тонкоплёночное устройство, способное вырабатывать электричество за счёт температурного градиента. В классических системах это реализуется благодаря эффекту Зеебека:

V = S \cdot \Delta T

где напряжение напрямую зависит от разницы температур. Однако в носимых устройствах эта разница практически отсутствует: тепло тела быстро рассеивается через тонкую плёнку, не создавая необходимого градиента.

Команда под руководством Jeonghun Kwak предложила принципиально иную архитектуру. Вместо увеличения толщины или усложнения геометрии исследователи изменили сам путь теплового потока. В подложке из растягиваемого силикона (PDMS) сформированы участки с разной теплопроводностью — за счёт локального внедрения медных наночастиц.

Такая «двойная теплопроводящая подкладка» заставляет тепло распространяться не напрямую от кожи наружу, а вдоль поверхности — от зон с высокой теплопроводностью к зонам с низкой. В результате даже в полностью плоской структуре формируются локальные тёплые и холодные области, обеспечивая необходимый температурный перепад.

Ключевое преимущество подхода — сохранение всех характеристик, критичных для носимой электроники:
устройство остаётся тонким, гибким и может изготавливаться методом печати с использованием функциональных «чернил». Это делает технологию масштабируемой и пригодной для массового производства — от небольших сенсоров до интеграции в текстиль.

Разработка устраняет одно из главных ограничений термоэлектрических генераторов в wearable-сегменте — зависимость от внешних условий охлаждения или громоздких конструкций. Теперь источник энергии может быть встроен непосредственно в одежду или размещён на коже без потери эффективности.

Потенциальные области применения включают: системы мониторинга здоровья, умную одежду, автономные датчики и другие устройства, где критична независимость от батарей. В перспективе технология может снизить потребность в регулярной подзарядке и повысить надёжность носимой электроники в медицинских и промышленных сценариях.

По оценке разработчиков, предложенная архитектура формирует новую платформу для термоэлектрических систем, где управление тепловыми потоками становится ключевым инструментом повышения эффективности — без усложнения конструкции.