北卡羅來納州立大學的研究團隊最新研制的熱電式發電裝置的厚度只有2毫米，而這個“小方片”裝置卻能夠將人體的高效的將熱能裝換成為電能。

　　該裝置的導熱材料存在于“小方塊”裝置的表層，并且向外擴散熱量，在“小方塊裝置”的頂部會涂有一層聚合物材料，通過這個聚合物層吸收熱量傳導到裝置內部產生電能。

　　此前研究人員大膽的想象，計劃把這個裝置嵌入認得T恤衫中，但是研究發現“小方塊”裝置收集熱量最高效的部位是人體的上臂。

　　新型熱電式發電裝置誕生

　　在不久的將來你將會發現，拼命的工作、劇烈的運動所帶來的并不僅僅是你的Fitbit手環上所顯示的心跳頻率的加快，而且這個過程還能帶來足夠的電能為你的設備進行充電。

　　目前，研究人員正在加緊時間開發設計一款新的設備，這個設備可以收集人體所散發出來的熱量，將這些熱量轉換成為電能，而這些電能就可以為我們的可穿戴設備以及智能手機等等進行充電。

　　該裝置設計成為了一個符合人體構造規律的 “小方塊” ，并且把導電層涂抹在上面，通過位于這個裝置中央的熱電式發電機就可以將人體的熱能進行有效的收集，并且將收集到的熱量轉換成為我們所需要的電能。

　　而這一切設計的源泉都來自于北卡羅來納州立大學，他們所設計的裝置能夠更加高效的收集熱能，之前的一些輕量級的熱收集裝置通常只能夠產生1微瓦/平方厘米或者更少的電能，而北卡羅來納州立大學所研制的設備卻能夠產生20微瓦/平方厘米，足足是原熱收集裝置的20倍。

　　新型熱電式發電裝置工作原理

　　北卡羅來納州立大學電氣與計算機工程方面的副教授Daryoosh Vashaee 在一篇熱電式發電機相關的論文中表示“可穿戴式熱電發電機(TEGs)的發電原理主要是利用空氣與人體的溫度差異來產生電能。”

　　文章中還表示：“以前的熱電式發電機通常都會采用一個散熱片來作為其核心元件，而這個原件異常的沉重，而且僵硬、笨拙。不僅如此，這種熱電式發電機（TEG）只能產生1微瓦/平方厘米或者更少的電能。而我們團隊所研制的裝置，可以將電能產量提高到20微瓦/平方厘米，與此同時，該裝置將不會使用散熱片，這也使得裝置本身更加輕便、使用起來的感覺更加舒適。”

　　整個電熱式發電裝置的工作過程首先是從一個導熱層開始的，這個導熱層與皮膚緊緊貼在一起，因此，可以更加高效的進行熱量的收集以及傳導。

　　此外，在裝置的頂部還會有一個聚合物層，這個聚合物層的作用就是減少人體的熱量的損失以及傳導到裝置內部的熱量的損失。

　　而位于整個熱電式發電機組件中心的熱電發電機（TEG），雖然只有1平方厘米的面積，但是卻可以從人體的皮膚上吸收大量的能量，并且能夠將能量進行傳遞，最后轉換成為電能，供我們使用。

　　如果說，熱能通過熱電式發電機（TEG）傳導到導熱材料層的外層，那么，這部分熱能將不會被轉換成為電能，因為，這部分能量會在人體的體外迅速的消散損失掉。

新型熱電式發電裝置的優勢

　　這個熱電式發電裝置的研發制作團隊表示：“我們所研發的這套熱電式發電裝置的厚度只有兩毫米，所以說它是一個非常輕便、簡潔的裝置。”

　　為北卡羅來納州美國國家科學基金會的納米技術工程研究中心的先進的自供電系統的集成傳感器技術（ASSIST）項目工作的Vashaee表示：“這個電熱發電裝置的電熱發電機（TEG）的大小只有1平方厘米，結構設計異常輕便、簡潔，但是，如果目前的電量難以滿足設備的用電需求的話，我們可以輕松的擴大電熱發電機（TEG）的大小，來增加發電量，供人們使用。”

　　最佳的集熱部位的選擇

　　在創建這種新型電熱發電裝置的同時，研究人員還發現，人體最高效的熱量收集部位就是人體的上臂。

　　雖然手腕關節附近的溫度一般較其他部位的溫度要高，但是考慮到手腕關節的特殊的結構，使得熱電式發電機（TEG）并不能與人體皮膚很好的接觸，所以熱傳導效率大大降低，得不償失，所以手腕并不是最佳的集熱部位。

　　研究人員還對胸部集熱效果進行了測試，但是，測試結果顯示，胸部也不是最佳的集熱地點，因為我們通常會在上半身穿上衣服，如果這個裝置安裝在胸部的話，衣服會影響空氣的流動，影響集熱發電的效果。

　　因此，研究人員還曾經嘗試，將這個電熱發電裝置嵌入衣服里面，但是測試結果顯示，其效果并不理想，因為其發電效果只能達到6微瓦/平方厘米，即便是人在劇烈運動的情況下，也僅僅只可以達到16微瓦/平方厘米的發電效果。

　　Vashaee表示：“雖然，實驗證明，將電熱發電裝置嵌入衣服里面是可行的，但是，將裝置固定在人體的上臂上似乎是一種高更加高效和便捷的方式。”

　　熱電式發電手環未來可期

　　Vashaee還聲稱：“自供電系統的集成傳感器技術（ASSIST）項目的初衷就是希望這些可穿戴設備的技術能夠長期監測人體的健康狀況，比如，跟蹤心臟的健康狀況、監測物理環境的變化來預測和防止哮喘病的發作等等。想要達到這樣的效果，我們需要制造出不需要經常更換電池或者需要經常插電進行充電的設備，而我們目前所設計的這個裝置就可以作為以后市場化產品的原型，相信有了這個原型，未來我們一定會把我們的這個想法變成現實。