用体温“发电”的衣服

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 用体温“发电” 的衣服 服装面料可以有多少种用途？结 合现代技术，一块看似普通的面料可以 变色、调温甚至充当电子设备，检测穿 戴者的生命体征。美国普渡大学比尔克 纳米技术中心的研究员 Kabuki Yazawa 提出了一种新的可能性发电。 中国论文网 /3/view-12962917.htm 这大概是最节能的“发电机” 了， 因为能量来源正是穿戴者的体温。 Kabuki Yazawa 发明的热电半导体丝线， 能从接触到的各种物体表面吸收热量， 然后转化成电能。在实验中，Kabuki Yazawa 发现当这种材料与人体接触时， 能够产生微弱的电流。 热电半导体丝线由四个部分组成， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 由内到外分别是纤维芯、由纳米结构的 铜锌硫化物构成的半导体、金属闸极和 由高分子聚合物组成的外表层。将它织 入服装面料，就得到了热电面料也就 是能将热能和电能相互转化的面料。 “这种新材料的诞生打破了传统 热能发电机的局限性， ”Kabuki Yazawa 说， “它比普通的电热装置更加轻薄、灵 活，能适应更广的温度范围。 ” 热电半导体丝线的工作原理即温 差发电，这是一种常见的发电技术。早 在 1821 年，德国科学家 Thomas Johann Seebeck 就发现，当一个电路回路中的 两个接头存在温度差时，热量会从温度 低的一侧转移到温度高的一侧并释放， 这时电路周围会出现磁场。经过进一步 实验，Seebeck 发现回路中存在电动势， 但这要求高温端的温度足够高。 除了热能发电机普遍具备的高效、 无毒等优势外，热电半导体丝线得以应 用的重要一点就是它能在人体体温环境 下使用。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2014 年，普渡大学公布的特色技 术里就有“纳米结构的热电能转换” 技术， 但当时的技术成熟度只达到第三级理 论分析和实验室研究。 这项产品研发的关键点在于，如 何让它变得更薄且更柔软，宜于裁制成 衣服来穿着。 “传统的热电发电机需要至少 1 英寸（约合 25.4 毫米）厚的元件才能产 生足够的输出功率，但这么厚的元件几 乎无法适用于任何可穿戴设备。 ”Kabuki Yazawa 说。热电半导体丝线体积虽小， 但要被织进衣物，让人体舒适地穿着， 则对其柔软性提出了更高要求。Kabuki Yazawa 认为材料的柔软性是限制该技 术应用的关键问题，这也是他在接下来 要着重解决的问题。 在将热能转化为电能的同时，热 电半导体丝线还能给人体降温。热电元 件在工作时会吸收热能，从而达到降温 效果。这意味着热电半导体丝线除了充 当“移动电源 ”之外，还有可能变成移动 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的空调。 但 Kabuki Yazawa 表示，这种材 料降温幅度有限。跟专门的调温服装相 比，热电半导体丝线不能随着人体和环 境温度的变化时刻达到降温效果只有 当人体体温和环境温度的差值足够大时， 热电装置才能运 转。 智能面料一直是材料研究领域的 热门课题，技术公司 Google 就热衷于 此。它曾和美国伯克利大学合作研制会 变色的智能纺线。去年 5 月，Google 与 李维斯（Levis ）合作推出了智能面 料Project Jacquard。研究人员将电子 产品特有的触摸功能和手势功能植入面 料。不同于以往单纯将电子设备缝入成 衣的思路，Project Jacquard 是由导电纤 维直接织成的。 这和 Kabuki Yazawa 研发的热电 半导体丝线类似。这样做的好处是让智 能设备成为面料本身，服装设计师把它 当作一块普通面料来设计并制作成衣。 与已经投入市场的李维斯智能牛 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 仔裤相比，Kabuki Yazawa 研发的热电 半导体丝线还需要进一步试验与改良。 Kabuki Yazawa 表示，这项技术目前还 处于开发早期阶段，未来必须通过各式 各样的研究来探索多种类型的面料，以 及其在时尚方面的应用。 目前该材料可能最先用于运 动装备。人在运动时产生的能量可以提 高热电半导体丝线的转化效率，利用人 体产生的热量，它还能为运动手环等检 测心率和呼吸的可穿戴设备提供动力。 此外，这项技术在医疗领域也有 较大应用空间。比如心脏监护仪、呼吸 和排汗监测仪等，对老年人或创伤恢复 者来说非常有用。 “如果一个病人或运动 员的体温过高，他们的生命体信息可以 实时地被教练或专业的医疗人员接收到， 从而实行更好地监控和治疗。同时，这 些类型的设备可以依靠体温充电持续使 用，从而一举两得。 ”Kabuki Yazawa 认 为他的研发成果在运动相关的可穿戴设 备市场还有巨大的优化潜力。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 除了利用人体体温发电，热电材 料还能回收发电机或者冰箱的废热并将 其转换为电能，从而达到节能效 果。 热电半导体丝线成为“服装上的 发电机”之后，可能会为智能面料带来 翻天覆地的变化。人们不再需要额外的 电源来为可穿戴设备供电，智能面料本 身就能形成一个电源，这就形成了一个 电子设备的闭环。 这为智能服装的功能和设计提供 了更多可能性。 “将来的服装或许能帮助 穿戴者表达个人情感，这种灵活的电源 设备能将多种电子元件应用于服装和面 料，从而极大地改变时装的功能。比如 穿着者将来或许能通过 LED 发光、改 变服装颜色、互动显示屏等方式，丰富 个人情感的表达方式。 ”Kabuki Yazawa 说。随着纳米结构的热电技术日益成熟， 智能服装与时尚的结合也将