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功率/性能位:3月30日

收获身体热量;可打印热电发电机;硅光子学和CMOS激光雷达。

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收获身体热量
科罗拉多大学博尔德分校、哈尔滨工业大学、东南大学和华中科技大学的研究人员设计了一个有弹性的热电发生器它可以穿在皮肤上,利用身体的热量为小型可穿戴电子设备供电。

该装置采用弹性材料聚亚胺作为底座。一系列薄热电芯片被添加到底座上,与液态金属线连接。聚亚胺允许弹性,而不引入太多的应变脆性热电材料。它还可以自我修复,完全可回收利用。

该团队称,它每平方厘米的皮肤空间可以产生约1伏特的能量,比大多数现有电池提供的单位面积电压要低,但仍足以为手表或健身追踪器等电子产品提供动力。“在未来,我们希望能够在不需要电池的情况下为可穿戴电子设备供电,”加州大学博尔德分校(CU Boulder)保罗·m·雷迪机械工程系副教授肖建良(音)说。

肖说:“每当你使用电池时,你就会耗尽电池,最终需要更换电池。”“我们的热电装置的优点是,你可以戴着它,它为你提供恒定的电力。”

肖还指出,可以添加更多的发电机块以增加功率。“我能做的就是将这些较小的单位结合起来更大的单位,”他说。“这就像把一堆小乐高碎片放在一起制作大结构。它为您提供了许多定制选项。“

研究人员计算出,一个人在快步走的时候,可以使用一个典型运动腕带大小的设备产生大约5伏特的电流,这比许多手表电池产生的电流还要多。

虽然他们仍在解决设计中的一些问题,但该团队认为,这些设备可能在五到十年后上市。

可打印热电发电机
热电发电机或TEG,通过将环境和废热转换成电力来保持传感器和物联网设备的电位。Karlsruhe理工学院(KIT)和Otego GmbH的研究人员正在努力通过使用使其更便宜打印材料

热电发电机直接将热能转化为电能。这项技术使物联网或可穿戴设备(如智能手表、健身追踪器或不需要电池的数字眼镜)中的自动传感器能够运行。”KIT光技术研究所(LTI)负责人乌利·莱默教授说。

Lemmer说:“传统的teg必须通过相对复杂的制造方法由单个部件组装而成。“为了避免这种情况,我们研究了新型可打印材料,并开发了基于有机和无机纳米颗粒的两种创新工艺和油墨。”

第一个过程使用丝网印刷,使用热电印刷油墨将2D图案应用在超薄的柔性承印箔上。然后,用折纸技术折叠一个方糖大小的发电机。


在新开发的油墨和特殊生产技术(如折纸)的帮助下,廉价的热电发电机可以用于各种用途。(图片:Andres Rösch, KIT)

第二个过程包括打印3D支架和应用硒化银(Ag2硒基n型可印刷热电油墨的表面。

卷对卷丝网印刷和3D打印是关键技术,Lemmer指出。“新的生产工艺不仅可以使这些teg的生产成本低廉。打印技术还允许组件适应应用程序。我们现在正致力于印刷热电系统的商业化。”

激光雷达集成了硅光子和CMOS
南安普顿大学和点云公司的研究人员开发了一种3 d激光雷达系统集成了硅光子元件和CMOS电子电路。

“激光雷达一直很有前景,但近年来并没有完全发挥其潜力,因为尽管专家们已经认识到集成版本可以降低成本,但必要的性能还没有实现。南安普顿大学光电研究中心硅光子学教授格雷厄姆·里德说。

“与目前其他基于芯片的激光雷达系统和大多数机械版本相比,我们开发的硅光子系统提供了更高的远程精度,这表明广受欢迎的激光雷达集成系统是可行的。”

点云公司首席执行官Remus Nicolaescu补充道:“高性能和低成本制造的结合,将加速自主和增强现实领域的现有应用,并开辟新的方向,比如工业和消费数字双应用,需要高深度精度,或者通过远程行为和生命体征监测来进行预防性保健,这需要很高的速度精度。”

该原型的最新测试是一个由512个像素组成的大规模2D相干探测器阵列,显示其在75米距离的精度为3.1毫米。

研究团队现在正在努力扩展像素阵列和波束导向技术,使系统更适合现实世界的应用,并进一步提高性能。



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