搭配热电材料的可穿戴设备,依靠体温供电

可穿戴设备听起来很美好,但用起来却不那么爽,特别是当你每天都要给它们充电的时候。在今年的CES上,有一款无线传感器贴片采用了全新的供电方式。这款传感器可以监测人体含水量,把数据传输到手机上,它所需的能量完全来自人体散发的热量。[1]

这个小小的贴片,大概7平方厘米,在紧贴皮肤时每平方厘米可以产生40-50微瓦的电量。电量的多少取决于皮肤与空气之间的温差,40-50微瓦/厘米仅需3度的温差即可。如果有气流的话(比如走路或跑步),发电的效率会大大提高,产生大约3倍的电量。

这款无线传感器贴片由北卡罗莱纳州立大学的ASSIST项目开发,其发电原理是由于身体与空气存在温差,热电材料可以将温差转换成电能。

热电材料 温差发电

图:热电材料不同工作模式[2]

(a)热电发电:在热电器件的两端施加温差,冷端会产生从P型电偶传到N型电偶的电动势,整个回路中会产生电流,实现温差发电
(b)热电制冷:在热电器件的热端施加电流,电流从N型电偶的热端的传到N型电偶的冷端,再从P型电偶的冷端的传到P型电偶的热端。在热端,电流是从P型电偶传到N型电偶,为放热效应,而在冷端则是相反为吸热效应

这种传感器产生的电量目前还无法驱动屏幕或是GPS,但可以支持一些低功耗芯片和传感器,如:加速度计、温度传感器、压力传感器等。

参考资料:
[1] cnBeta:这款新型传感器能从你的身体收集能量
[2] 知乎:热电材料的工作原理?

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