Zabudli ste si počas dovolenky nabíjačku? Predstavte si, že by vaše oblečenie dokázalo vyrábať elektrickú energiu z tepla, ktoré vaše telo prirodzene vytvára. Tento futuristický koncept je vďaka vedcom zo švédskej Chalmersovej technickej univerzity a Univerzity v Linköpingu čoraz bližšie realite. Samozrejme, telefón cez tričko energiou vytváranou telesným teplom úplne nenabijete, rovnako ako elektromobil nenabijete cez solárnu strechu, ale doplniť časť energie takto na základe ich objavu budete môcť. Možno ešte zásadnejší dopad môže mať nová technológia na využívanie rôznych senzorov v smart oblečení.
Vedci ju podrobne predstavili v prestížnom časopise Advanced Science. Je založená na využívaní termoelektrického efektu na premenu telesného tepla na elektrickú energiu (Peltierov a Seebeckov jav), zjednodušene povedané ide o to, že rozdiel medzi teplotou vášho tela a okolím umožňuje produkovať malé množstvo elektrickej energie, ktorá sa dá zachytiť. Umožňuje to nový polymér s názvom (poly)benzodifurandion – PBFDO, ktorým sa pokrývajú bežné hodvábne vlákna.
Čítajte viac Lily 2 Active: Garmin uvádza nové smart hodinky určené pre ženy
„Polyméry, ktoré používame, sú ohybné, ľahké a ľahko sa aplikujú v kvapalnej aj pevnej forme. Sú navyše netoxické,“ uviedla Mariavittoria Craigherová, hlavná autorka štúdie z Katedry chémie a chemického inžinierstva Chalmersovej technickej univerzity.
Kľúčovým prelomom oproti predchádzajúcim pokusom o termoelektrické textílie je vyriešenie dlhodobého problému – nedostatku n-typ polymérov stabilných na vzduchu. Tieto materiály dokážu prenášať záporný náboj a sú protipólom polymérov p-typ. Zatiaľ čo p-typ materiály sú dobre známe, n-typ materiály boli doteraz nestabilné a rýchlo degradovali na vzduchu.
„Našli sme chýbajúci diel skladačky – polymér s vynikajúcou stabilitou na vzduchu a schopnosťou efektívne viesť elektrinu. Navyše nepotrebujeme vzácne kovy, bežne používané v elektronike,“ doplnila Craigherová.
Vlákna potiahnuté polymérom PBFDO vykazujú výnimočnú stabilitu – udržujú svoje vlastnosti vyše 14 mesiacov bez špeciálneho ochranného krytia, s predpokladanou životnosťou až 3,2 roka. Materiál je schopný natiahnuť sa o 14 % a zvládne aj opakované pranie v práčke.
„Po siedmich praniach vlákno zachovalo dve tretiny svojej elektrickej vodivosti. Výsledky sú povzbudivé, no pred komerčným využitím bude potrebné ich ešte výrazne zlepšiť,“ skonštatovala Craigherová.
Čítajte viac Honor nesklamal. Predstavil najtenší skladací mobil na trhu. Odolá vode aj nárazom
Výskumníci demonštrovali potenciál technológie pomocou dvoch zariadení: termoelektrického gombíka a väčšieho textilného „generátora“. Hoci aktuálny výkon je nízky (0,67 mikrowattu pri rozdiele teplôt 70 °C), postačuje na napájanie ultra nízkoenergetických zariadení, ako sú rôzne senzory na monitorovanie zdravia či pohybu. V reálnych podmienkach by bol výkon nižší, keďže rozdiely teplôt sú omnoho menšie.
Technológia môže výrazne zjednodušiť život pacientom, ktorí potrebujú kontinuálny monitoring svojho zdravotného stavu bez starostí o výmenu batérií. Podobne môžu profitovať športovci využívajúci senzory bez nutnosti dobíjania.
Momentálne je výrobný proces časovo náročný a nevhodný pre komerčné využitie, pričom výroba jedného vzorového kusu textílie trvala až štyri dni. Vedci však veria, že automatizácia a zlepšenie výrobného procesu tento problém odstránia.