De volgende generatie smartwatches wordt mogelijk aangedreven door lichaamswarmte, dankzij nieuw materiaal

Meer dan 60% van de energie wereldwijd gaat verloren als afvalwarmte. Om deze verloren energie op te vangen, heeft een onderzoeksteam van het Institute of Chemistry van de Chinese Academy of Sciences een zeer flexibel materiaal gemaakt dat warmte direct in elektriciteit omzet zonder vervuiling te veroorzaken. Het nieuwe onregelmatige hiërarchisch-poreuze thermo-elektrische polymeer, dat in het tijdschrift Science gepubliceerd wordt, biedt een oplossing voor continue stroomvoorziening voor draagbare apparaten zoals smartwatches door gebruik te maken van temperatuurverschillen in de omgeving, zoals lichaamswarmte.

Om deze materialen efficiënt te laten werken, moeten ze elektriciteit goed geleiden en tegelijkertijd voorkomen dat warmte ontsnapt. Traditioneel hebben flexibele kunststoffen moeite met deze balans. De onderzoekers losten dit op door een polymeer te mengen met een scheidingsmiddel, dat later werd verwijderd om een netwerk van willekeurig gevormde, microscopische en nanoschalige gaatjes te creëren. Deze sponsachtige structuur blokkeert fysiek de microscopische trillingen die normaal gesproken warmte door een vaste stof transporteren, waardoor het warmteverlies effectief met 72% afneemt.

Tegelijkertijd dwingen de beperkte ruimtes binnen de poreuze structuur de polymeermoleculen om zich veel strakker en netter dan normaal samen te pakken. Deze verbeterde structurele uitlijning creëert zeer efficiënte kanalen voor elektrische ladingen, waardoor de elektrische mobiliteit met minstens 25% toeneemt.

Door de warmtestroom met succes te ontkoppelen van de elektrische stroom, bereikte de geoptimaliseerde film een recordrendementscore - bekend als thermo-elektrisch cijfer-van-merit - van 1,64 bij ongeveer 70 graden Celsius. Dit is een nieuwe benchmark, die het vorige polymeerrecord van 1,28 overtreft en zelfs beter presteert dan flexibele anorganische materialen. In tegenstelling tot traditionele hoogwaardige materialen die een complexe voorbereiding vereisen, zeggen de onderzoekers dat deze nieuwe film op grote schaal en tegen lage kosten kan worden gemaakt met behulp van eenvoudige spuittechnieken die lijken op het drukken van een krant.