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可拉伸热电发电机(s-teg)被认为是一种有前途的能量收集器，用于自供电的可穿戴电子产品。然而，以前的s-teg由于其高模块电阻而显示出低发电能力，这源于刚性-软组件之间的不良机电接口和可拉伸互连的高电阻。在此，我们报告了提高热电性能的策略，这使我们能够通过产生2.6 mW的功率来利用体热操作无线通信系统。在界面处调解离散功能的机电梯度中间层有效地降低了结电阻，而基于溶液的焊接将分散的网络转变为网状结构，分别产生了高导电性和应变弹性的互连。包括软热导体，以改善热界面，最大限度地减少弹性衬底的热阻抗。其功率密度为1.48 μW cm-2K-2，是目前所报道的高性能s-teg中功率密度最高的。我们的s- teg为可持续的自供电电子产品提供了现实的解决方案。
图文简介
高性能可拉伸热电发电机(s-TEG)的设计策略
改善了Bi2Te3 TE支路与AgNW互连之间的界面性能。(a)具有机电渐变中间层(EMGL)的刚软界面的扫描电子测量(SEM)和能量色散光谱(EDS)映射图像;(b) AgNW-PDMS电极和构成EMGL的两个导电粘合剂(CA)层的EDS光谱。(c) AgNW-PDMS和第1 CA的SEM和EDS图谱，(d) EMGL前后表面Ag和Si的定量分析。(e) AgNW-PDMS电极和第一CA的表面轮廓和(f)界面面积比。(g) TE支腿与具有不同厚度的第一CA的AgNW-PDMS电极之间的结电阻。插图为不同厚度的丝网印刷第一CA的俯视图。
s-TEG的性能。(a)机组n-p对结构示意图及发电容量有限元模拟结果。(b)可扩展s- teg的开路电压(VOC)与n-p对数目呈良好线性关系的实验和仿真结果。(c)实验测量了220对s-TEG在不同ΔTs下的TE性能。(d)与最先进的s- teg的性能比较。
自供电无线可穿戴救援系统演示。(a)用于拯救在冷水中需要帮助的人的自供电无线通信系统的概念说明。正确的照片是海水在白天和晚上的温度。(b)装有救援系统内嵌组件的救生衣照片。(c)附着在人体前臂上的s-TEG浸入冷水时，220对s-TEG产生的电压和功率。(d)实时定位和SOS显示演示的操作顺序框图。(e)演示自供电无线可穿戴救援系统。一个220对s-TEG连接到前臂(左)，一个SOS显示演示(上)，以及一个实时定位演示(下)。(f)无线可穿戴救援系统在ΔT为13 K时的输出电压:SOS led(上图)和无线通信(下图)。
论文信息
原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.3c00243
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