可穿戴电子产品已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分，从健康监测、健身追踪器到虚拟现实耳机。最近，美国华盛顿大学的研究人员在《先进能源材料》杂志上发表了一篇论文，介绍了他们创造的一种新型柔性可穿戴热电设备，可以将体热转化为电能。这个设备有几个特点，既柔软又可拉伸，既坚固又高效，这些特点通常很难同时具备。
华盛顿大学的助理教授穆罕默德·马拉库迪表示：“如果我们能够收集周围环境中被浪费的热能，那就是100%的回报。但是要将这种能量用于自供电的电子设备，需要更高的功率密度。通过使用3D打印技术制造可拉伸的电子产品，可以提高效率，并将其无缝地集成到可穿戴设备中。”研究人员制造了一个原型设备，在30%的应变下进行了15000多次拉伸循环测试后，仍然保持完好的功能，这对于可穿戴电子设备和柔性机器人来说非常理想。与之前的可拉伸热电发电机相比，这个设备的功率密度提高了6.5倍。
为了制造这个原型设备，研究人员使用3D打印技术制造了一种复合材料，每一层都具有特殊的功能和结构特性。填充材料中含有液态金属合金，这提供了高导电性和导热性。这些合金解决了以前设备的一些限制，例如无法拉伸、热传递效率低以及复杂的制造工艺等问题。研究团队还在设备中嵌入了空心微球，将热量引导到核心层的半导体，并减轻了设备的重量。研究人员表示，他们可以将这种设备打印在可拉伸的纺织面料和曲面上，这意味着未来的设备可以应用于服装和其他物体。这项研究的一个独特之处在于，它涵盖了从材料合成到器件制造和表征的整个过程，这使得研究人员可以自由地设计新材料并发挥创造力。
