Un team di ricercatori coreani ha sviluppato un materiale termoelettrico che può essere utilizzato in dispositivi indossabili, come gli indumenti intelligenti, mantenendo al contempo prestazioni energetiche termiche stabili anche in ambienti estremi.
Un materiale termoelettrico per dispositivi indossabili, come gli indumenti smart, mantenendo prestazioni energetiche termiche stabili anche in ambienti estremi. Lo ha sviluppato un team di ricerca del Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) che ha risolto il problema di trovare un equilibrio tra il raggiungimento di buone prestazioni e la flessibilità meccanica dei materiali termoelettrici, che è una sfida di lunga data nel campo dei materiali termoelettrici. Il team ha inoltre provato la possibilità di commercializzazione.
I materiali termoelettrici sono materiali che generano tensione quando c’è una differenza di temperatura e convertono l’energia termica in energia elettrica. Attualmente, circa il 70 percento dell’energia viene persa sotto forma di calore disperso, quindi si sta prestando la dovuta attenzione alla ricerca su questi come materiali energetici sostenibili che possono recuperare e raccogliere energia da questo calore disperso.
I limiti dei materiali termoelettrici
La maggior parte delle fonti di calore intorno a noi sono curve, come il corpo umano, i tubi di scarico dei veicoli e le alette di raffreddamento. I materiali termoelettrici inorganici basati su materiali ceramici vantano elevate prestazioni termoelettriche, ma sono fragili e difficili da produrre in forme curve. D’altro canto, i materiali termoelettrici flessibili che utilizzano leganti polimerici esistenti possono essere applicati a superfici di varie forme, ma le loro prestazioni sono state limitate a causa della bassa conduttività elettrica e dell’elevata resistenza termica del polimero.
Un materiale termoelettrico inorganico non flessibile
Gli attuali materiali termoelettrici flessibili contengono additivi polimerici, ma il materiale termoelettrico inorganico sviluppato dal team di ricerca non è flessibile, quindi hanno superato queste limitazioni torcendo nano-nastri anziché additivi per produrre un materiale termoelettrico a forma di filo. Ispirato dalla flessibilità dei nano-nastri inorganici, il team di ricerca ha utilizzato una tecnica di deposizione a fascio di elettroni basata su nanostampi per depositare continuamente nano nastri e poi li ha attorcigliati in una forma di filo per creare fibre termoelettriche inorganiche di tellururo di bismuto (Bi2Te3).
Queste fibre termoelettriche inorganiche hanno una maggiore resistenza alla flessione rispetto ai materiali termoelettrici esistenti e non hanno mostrato quasi nessun cambiamento nelle proprietà elettriche anche dopo ripetuti test di flessione e trazione di oltre 1.000 volte. Il dispositivo termoelettrico creato dal team di ricerca del KAIST genera elettricità utilizzando differenze di temperatura e se i vestiti sono realizzati con dispositivi termoelettrici di tipo fibra, l’elettricità può essere generata dalla temperatura corporea per azionare altri dispositivi elettronici.
Infatti, la possibilità di commercializzazione è stata dimostrata incorporando fibre termoelettriche in giubbotti di salvataggio o indumenti. Inoltre, ha aperto la possibilità di costruire un sistema di raccolta di energia ad alta efficienza che ricicla il calore di scarto utilizzando la differenza di temperatura tra il fluido caldo all’interno di un tubo e l’aria fredda all’esterno in ambienti industriali.
Il professor Yeon Sik Jung afferma: “Il materiale termoelettrico flessibile inorganico sviluppato in questo studio può essere utilizzato in dispositivi indossabili come gli abiti intelligenti e può mantenere prestazioni stabili anche in ambienti estremi, quindi ha un’alta possibilità di essere commercializzato tramite ulteriori ricerche in futuro”.
Foto: KAIST
