Как сообщает «ИнформНаука» со ссылкой на Physorg, термоэлектрический генератор — устройство размером с монету — будучи прикрепленным к коже, создает выходную мощность в несколько микроватт, которых вполне достаточно для питания имплантированного медицинского оборудования и беспроводных датчиков.
Статья создателей устройства — Се Цзиня (Jin Xie) и Фэна Ханьхуа (Hanhua Feng), являющихся сотрудниками сингапурского Агенства по науке, технологиям и исследованиям A*STAR , а также Ли Чэнго (Chengkuo Li) из Национального университета Сингапура , была опубликована в последнем номере журнала IEEE Journal of Microelectromechanical Systems.
Генератор представляет собой чип размером 1х1 квадратный сантиметр, на котором размещено более 30000 термопар. В основе работы термопар лежит термоэлектрический эффект — если концы проводника находятся при разных температурах, между ними возникает разность потенциалов. В данном случае при разности температур в 5 градусов Кельвина устройство может генерировать напряжение 16,7 вольт и мощностью 1,3 мкВт. Ученые надеются, что в будущем, совершенствуя устройство, удастся существенно повысить его выходную мощность.
Вырабатываемую устройством энергию можно накапливать и использовать — например, для того, чтобы продлить срок жизни батареи электронных устройств, таких, как датчики давления, а также для утилизации тепла, вырабатываемого этими же устройствами во время эксплуатации. Если использовать ее для питания медицинских имплантатов типа вживленных водителей сердечного ритма, можно будет обойтись без опасных и дорогостоящих хирургических методов замены батареи.
Хотя подобные устройства на точно таких же принципах работы и с теми же целями уже создавались в прошлом, новый термогенератор выгодно отличается от них благодаря нескольким инновациям, существенно повысившим его производительность. Создатели устройства включили в его структуру внутренние вакуумные полости, микрорадиатор и еще одну, идущую по краям чипа полость — строение генератора спроектировано так, чтобы разница температур между внутренней стороной, соприкасающейся с телом, и внешней, контактирующей с более холодным воздухом, была максимальной. Чем больше эта разница, тем больше выходное напряжение.
Верхняя и нижняя вакуумные полости играют роль своего рода стенок «термоса», максимизирующих разность температур между контактами термопар. Радиатор располагается на внешней стороне устройства и отвечает за равномерное рассеяние тепла в окружающем воздухе. Наконец, идущая по краю полость выступает в роли оборонительного рва, отделяя термопары от окружающего кремния и не давая поступать избыточному теплу оттуда.
Как отмечает Се, дополнительным преимуществом нового термоэлектрического генератора является его КМОП-совместимость (с электронными схемами на транзисторах металл-оксид-полупроводник) — это означает, что его можно без труда производить на обычных заводских линиях по производству микроэлектроники. Более того, его можно встраивать в автономные КМОП-устройства и микроэлектромеханические системы с низким потреблением энергии.
Автор: Владимир Лымарев, ИнформНаука
- Источник(и):
-
http://www.strf.ru/