可穿戴設備仍然在很大程度上依賴電池，這限制了它們的尺寸和無縫性。首爾國立大學工程學院的研究人員現在報告了一種利用人體熱量直接發電的方法，這種方法使用一種薄型、靈活的設備，且可以完全平坦地工作。這個團隊由郭正勳教授領導，專注解決一直以來阻礙熱電可穿戴設備發展的核心問題。他們的設計改變了熱量在材料中的傳遞方式，使電力生成不需增加厚度或犧牲舒適度。
他們新開發的發電機能夠從人體熱量中產生電力，同時保持薄型、靈活且完全平坦。這項突破的關鍵在於控制熱量在材料中的流動，而非增加厚度。這種變化可能使自供電的可穿戴設備在日常使用中更具實用性，從健康監測器到智能織物皆有潛力。
熱電發電機依賴於溫差來生成電力。在厚重的系統中，這種溫差是容易維持的，但在薄型可穿戴設備中，這種溫差則不易保持。平坦的設備如果直接放在皮膚上，熱量會直接通過並散發到空氣中，這使得溫度對比變小，從而限制了電力的產生。早期的嘗試試圖通過彎曲設備或建造三維結構來解決這個問題，但這樣會增加厚度，減少舒適度，從而削弱可穿戴設備的優勢。
郭教授的團隊採取了不同的解決方法。他們沒有改變設備的形狀，而是改變了熱量的流動。研究人員設計了一種雙熱導電基材，並在可拉伸的矽膠基底中嵌入了銅納米粒子，這在單層中創造了不同熱特性的區域。現在，熱量會沿著高導電路徑橫向傳輸，而不是垂直逸散。放置在這些區域之間的熱電材料會經歷表面上的溫差，從而使得即使在平坦的薄膜中也能產生電力。
這項研究通過新的結構方法控制熱量流動，解決了傳統薄型可穿戴熱電發電機的限制。郭教授表示，其重要性在於展示了一種新型熱電平台，能夠在保持完全平面結構的同時產生溫差。該設備採用基於油墨的印刷方法，這使得其靈活性和可擴展生產成為可能。製造商可以輕鬆調整尺寸和佈局。該設備在使用過程中不需要彎曲或結構變化，這使其更適合日常佩戴。
團隊稱這個系統為擬橫向熱電發電機，因為它以新的方式模仿橫向熱流行為。這項技術在作為各種可穿戴傳感器和電子設備的電源方面具有強大的潛力，這些設備可以附著在皮膚或衣物上。共同第一作者朴周亨博士目前在 KU Leuven 繼續研究，而金巳洪博士則在首爾大學任教，專注於柔性電子納米材料。該研究得到了韓國國家研究基金會和學術計劃的支持，並已發表在《Science Advances》期刊上。
