Des chercheurs coréens développent un récupérateur d'énergie thermoélectrique portable, élastique et efficace

Des chercheurs coréens développent un récupérateur d'énergie thermoélectrique portable, élastique et efficace


L'équipe de recherche du Dr Hyekyoung Choi et de Min Ju Yun du Centre de recherche sur les matériaux de conversion d'énergie de l'Institut coréen de recherche en électrotechnologie (KERI) a développé une technologie qui peut augmenter la flexibilité et l'efficacité d'un générateur thermoélectrique. jusqu'au plus haut niveau mondial en utilisant «métamatériaux mécaniques» qui n'existent pas dans la nature.

En général, Un matériau se contracte verticalement lorsqu’il s’étire horizontalement.. C'est comme lorsque vous pressez une balle en caoutchouc, elle s'aplatit latéralement, et lorsque vous tirez sur un élastique, elle s'étire avec force.

La quantité d'allongement transversal divisée par la quantité de compression axiale est le coefficient de Poisson. En revanche, les métamatériaux mécaniques, contrairement aux matériaux naturels, sont artificiellement conçus pour se dilater dans les directions horizontale et verticale lorsqu’ils sont étirés dans la direction horizontale. Les métamatériaux ont un coefficient de Poisson négatif.

KERI a réussi à augmenter la capacité d'étirement des générateurs thermoélectriques jusqu'à 35 %, en utilisant un joint avec la métastructure. Un générateur thermoélectrique convertit la différence de température entre deux extrêmes en énergie électrique. Il s’agit d’un dispositif de récupération d’énergie verte de nouvelle génération, car il peut utiliser la chaleur perdue dans la vie quotidienne sous forme d’électricité.

Jusqu'à présent, la plupart des générateurs thermoélectriques utilisaient des PCB en céramique dure, ce qui les rendait difficiles à appliquer sur des surfaces courbes telles que la peau ou les conduites d'eau chaude.

Pour résoudre ce problème, des matériaux flexibles tels que le silicium et les polymères ont été adoptés comme supports, mais le problème était une conductivité thermique élevée. Plus la différence de température entre les limites de chaque matériau est grande, plus l'efficacité des générateurs thermoélectriques est grande, mais les supports flexibles typiques provoquent des dérives thermiques et évitent de grands gradients de température dus à la perte de chaleur qui en résulte. Autrement dit, Il est important que les générateurs thermoélectriques soient à la fois flexibles, élastiques et efficaces..

Le joint déformable utilisé par l'équipe du Dr Hyekyoung Choi possède une métastructure qui augmente considérablement la stabilité structurelle du générateur thermoélectrique. Il peut être transformé en différentes formes, s'étire comme la peau humaine et est facile à placer n'importe où. De plus, la chambre à air partielle à l'intérieur du joint possède d'excellentes propriétés isolantes, ce qui évite les pertes de chaleur et garantit l'efficacité du générateur thermoélectrique lors de l'utilisation. augmenter la différence de température jusqu'à 30 % par rapport aux générateurs thermoélectriques flexibles existants.

Les générateurs thermoélectriques KERI sont extensibles jusqu'à 35 % ou plus, et la densité de production d'électricité est plus de 20 fois supérieure. (0,1 μW/cm2 ⇒ 2~3 μW/cm2). Bien que le module générateur thermoélectrique soit considérablement étendu, les caractéristiques électriques ne sont pratiquement pas détériorées. Cette extensibilité et cette efficacité sont les plus élevées au monde. L'équipe de recherche a atteint une durabilité qui permet au générateur de maintenir ses performances sans perte, même après 10 000 flexions répétées ou plus.

Les chercheurs de l’équipe possèdent non seulement l’expertise nécessaire pour développer des matériaux thermoélectriques de haute performance, mais également une technologie de modularisation dédiée à la récupération d’énergie et une technologie liée aux appareils auto-alimentés stables. Grâce à une recherche aussi convergente, nous avons pu créer des synergies et tout prendre en compte, du développement technologique de base et des tests aux applications réelles.

Dr Hyekyoung Choi, KERI

Cette réalisation devrait recevoir une grande attention dans le domaine des appareils portables basés sur l’IoT et l’IA. Les appareils portables existants présentaient l'inconvénient de devoir disposer d'une source d'alimentation indépendante, telle qu'une batterie, mais avec la technologie de récupération d'énergie thermique de KERI, il suffisait de les attacher au corps pour produire de l'électricité en utilisant la chaleur corporelle, et même de fournir de l'énergie directement via le module. . Aussi peut être appliqué au domaine de la médecine de nouvelle génération.

L'équipe du Dr Hyekyoung Choi vise à faire progresser l'ère de la récupération d'énergie verte de nouvelle génération grâce à une recherche et un développement continus, en améliorant la technologie de refroidissement et les circuits de gestion de l'énergie qui peuvent améliorer les performances des générateurs thermoélectriques.

Plus d'information: Hyekyoung Choi et al, Joint déformable amovible cutané partiellement rempli d'air avec coefficient de Poisson négatif pour générateurs thermoélectriques extensibles hautement efficaces, Matériaux énergétiques avancés (2023). DOI : 10.1002/aenm.202301252

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