Sammankopplad sjukvård och många andra framtida applikationer kommer att kräva internetuppkoppling mellan miljarder sensorer. Enheterna som kommer att aktivera dessa applikationer måste vara små, flexibel, pålitlig, och miljömässigt hållbar. Forskare måste utveckla nya verktyg utöver batterier för att driva dessa enheter, eftersom det är svårt och dyrt att kontinuerligt byta batterier.

I en studie publicerad i Avancerade material Teknik, forskare från Osaka University har avslöjat hur den termoelektriska effekten, eller omvandla temperaturskillnader till elektricitet, kan användas optimalt för att driva små, flexibla enheter. Deras studie har visat varför termoelektriska enheters prestanda hittills inte har nått sin fulla potential.

Termoelektriska kraftgeneratorer har många fördelar. Till exempel, de är självförsörjande och självförsörjande, har inga rörliga delar, och är stabila och pålitliga. Solenergi och vibrationskraft har inte alla dessa fördelar. Flyg och många andra industrier använder den termoelektriska effekten. Dock, applikationer för att tunna, flexibla skärmar är i sin linda.

Många forskare har optimerat enhetens prestanda enbart utifrån de termoelektriska materialen själva. "Vårt tillvägagångssätt är att också studera den elektriska kontakten, eller strömbrytaren som slår på och av enheten, " förklarar Tohru Sugahara, motsvarande författare till studien. "Effektiviteten hos alla enheter beror kritiskt på kontaktresistansen."

I deras studie, forskarna använde avancerad teknik för att göra en vismuttellurid-halvledare på en 0,4-grams, 100 kvadratmillimeter flexibel, tunn polymerfilm. Den här enheten väger mindre än ett gem, och är mindre än storleken på en vuxen fingernagel. Forskarna fick en maximal uteffekttäthet på 185 milliwatt per kvadratcentimeter. "Uteffekten uppfyller standardspecifikationerna för bärbara och bärbara sensorer, " säger Tohru Sugahara, den andra huvudförfattaren till studien.

Dock, cirka 40 % av den möjliga uteffekten från enheten gick förlorad på grund av kontaktresistans. Med Tohru Sugaharas ord:"Det är klart, Forskare bör fokusera på att förbättra den termiska och elektriska kontaktresistansen för att förbättra uteffekten ytterligare."

Japans Society 5.0-initiativ, syftar till att hjälpa alla att leva och arbeta tillsammans, föreslår att hela samhället ska digitaliseras. En sådan framtid kräver effektiva sätt att koppla ihop våra enheter. Tekniska insikter, som de av Ekubaru, medförfattare, och Sugahara, är nödvändiga för att förverkliga denna dröm.

Artikeln, "Tillverkning och karakterisering av ultralätt, kompakt, och flexibel termoelektrisk enhet baserad på mycket raffinerad chipmontering, " publicerades i Avancerad materialteknik .