Testhő

“A viselhető elektronikai eszközök piaca 2025-re várhatóan 53 milliárd euróra nő majd, de ez főképp az okosóráknak köszönhető. Ezen kívül sok termék van startpozícióban” - mondta el Dr. Matthias Fahland, a németországi Drezdában található Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology képviselője. “A terület fejlődésének jelentős akadálya az energia tárolása. Az a kérdés, hogy honnan származik az energia, hol található az akkumulátor és mennyi ideig bírja majd, döntő kérdés mindenben."

A ThermoTex projekt az emberi test hőjének felhasználását vizsgálja a kis méretű készülékek áramellátásához. Christian Müller, a svéd Chalmers Műszaki Egyetem professzora szerint: “Közel 200 éve ismerjük a hőelektromos hatást. Ez a hatás lehetővé teszi a hőenergia elektromos energiává történő átalakítását, ha a hőmérséklet-különbség rendelkezésre áll, például az ember bőre és a környezete között. Az elektronok a melegebb anyagtól a hűvösebb felé mozognak, és ez a töltésmozgás elektromos potenciált generál. A hőkülönbség fontos áramforrás, mert mindig rendelkezésre áll.”

ThermoTex

A ThermoTexet kifeljesztő csapat olyan polimereket próbált tervezni, melyek jobb hőelektromos tulajdonságokkal bírnak, mint a jelenleg rendelkezésre állók. A polimerek termoelektromos finomhangolásával érték el a villamos energia előállításához szükséges elektromos töltés létrejöttét.

2020-ban a ThermoTex csapata a Nature Materials folyóiratban publikálta az eredményeit, melyekkel megmutatták, hogy az alacsony ionizációs energiájú polimerek és egy nagy elektron affinitású hozzáadott molekula kombinálásával meg lehet duplázni hatékonyságot.

"Úgy gondolom, hogy nagyon fontos, hogy kapcsolatba lépjünk a textiliparral, a módszereik alkalmazásához” - summázta Christian Müller, a svédországi Chalmers Műszaki Egyetem professzora. 

Fő a biztonság

A viselhető elektronikai eszközöknél rendhagyó elsődleges szempontok is felmerülnek, például az adalékanyagok biztonságával kapcsolatban. "Mérgezőek lehetnek. Ha érintkeznek a bőrünkkel, megmérgezhetnek bennünket” - mondta Müller professzor.

A csapat eddig 50 különböző anyagot tesztelt, és ezt a munkát a 2021-ben kezdődő, Európai Unio finanaszírozta HORATES  projekt keretében folytatják majd, hogy organikus, vagy szén-alapú termoelektromos generátort hozzanak létre.

A ThermoTex már túl van a selyem bevonásával folyó kísérleteken. Ezek a bevonatok még nem olyan hatékonyak, mint a Müller professzor laboratóriumában gyártottak, de a csapat már elkezdhette kombinálni a szöveteket és az eszközöket.

A bevonattal kezelt selyem például az emberi test életfunkcióit figyelő szenzorokat láthat el árammal.

A kezelt selyemszálakat hosszú fonalakban varrták át a szöveteken, és apró pöttyökbe is belehímezték őket, ami  Müller szerint azért fontos, mert pöttyök formájában a selyem vezetőként funkcionál a bőr és környezeti levegő között. A diákok ezeket a selyemszálakat még össze is szövik a szövőszékben.

Hátrányok

Bár a megoldás nagyon izgalmasan hangzik, de sajnos egyelőre az energiahatékonyság meglehetősen alacsony szintű.  A termelődő hőenergia legfeljebb 1 százalékát lehet összegyűjteni és elraktározni, de az új anyagok kifejlesztése folyamatban van.  Ráadásul ez a megoldás - mivel hőt von el az emberi testtől - erős hideg-érzetet ébreszt az anyag viselőjében.

A viselhető elektronika további akadálya, hogy a hordható eszközök képesek összegyűjteni és tárolni az emberek privát információit, így az ezzel kapcsolatos biztonsági aggályokat is ki kell küszöbölni. "Nagyon sok jogi és adatbiztonsági kérdés van, amelyeket meglehetősen komolyan kell venni" - mondta Dr. Fahland.

(Forrás: Cordis Kép: MIT, Pexels)