可穿戴熱電器件實現個性化溫度調節

近日，美國加利福尼亞大學圣地亞哥分校研發了一款可穿戴的“空調”，它只需要數分鐘和少量的能量消耗，就能使人的皮膚保持在舒適的溫度范圍。據了解，這種可穿戴的“空調”，實際上是一種可實現高效長期溫度調節的柔性熱電器件（TED）。當環境溫度在22℃～36℃范圍內變化時，該器件能以最低能耗使皮膚溫度保持在32℃左右，且有效時間長達8小時以上。

研究者采用了一種全新的設計，在雙層彈性體之間加入剛性無機高熱電優值的熱電柱以及空氣絕緣絕熱層，并優化了寬高比和空間密度，同時最大限度地提高柔性和減少熱泄漏，最終大大地提高了冷卻性能。為了展示該電子器件對人體皮膚的個性化溫度調節，研究者將TED、溫控電路、柔性電池集成到彈性尼龍帶上制成可穿戴設備，并通過紅外進行溫度檢測。受試者暴露在22℃～36 ℃的溫度范圍環境中，無論環境溫度如何改變，TED在2min內達到設定值，將皮膚保持在舒適溫度（32 ℃）。

據相關研究人員介紹，一個5 cm × 5 cm的柔性TED功率僅0.2W，研究者們預測一個“空調”背心大約需要144片這樣的柔性TED，這就意味著在炎熱的夏天，保持一個人涼爽可能只需要不到30W的功率，即使在極端的高溫下，也只需要80W。與傳統的空調設備比較將大大節省能量消耗，同時又可在室外使用。該研究成功為功能性可穿戴設備的研究提供了新方向。