신기술: 3D 프린팅 유연성 착용 설비용 체온 발전

건강 모니터링, 헬스 추적기부터 가상현실 이어폰까지 전자 제품을 착용할 수 있는 것은 이미 우리의 일상생활의 일부분이 되었다.미국 워싱턴대 연구진은 최근 선진에너지재료지에 발표한 논문에서 유연성 착용 가능한 열전기 설비를 처음으로 만들어 체열을 전기에너지로 전환시킬 수 있다고 밝혔다.이 설비는 일반적으로 결합하기 어려운 특성을 가지고 있다. 부드럽고 신축성이 있으며 튼튼하고 효율적이다.

워싱턴대 기계공업 조교수 무함메드 마라쿠디는"주변 환경에 낭비되는 열에너지를 수집하면 100% 수익을 얻을 수 있습니다. 하지만 이 에너지를 자체 전기 전자 장치에 사용하려면 전력 밀도가 더 높아야 합니다. 3D 프린팅으로 제작된 스트레칭 전자 제품은 효율을 높이고 착용 가능한 장치에 빈틈없이 집적할 수 있습니다."

연구진은 원형 설비를 제조해 30% 의 응변 아래 15000여 차례의 스트레칭 순환을 한 후에도 완전한 기능을 유지하는 것이 전자 설비와 유연성 로봇을 착용할 수 있는 데 매우 이상적이다.이전의 스트레칭 가능한 열전기 발전기에 비해 이 설비의 전력 밀도는 6.5배 높아졌다.

이런 원형 설비를 제조하기 위해 연구원들은 각 층에서 공정화 기능과 구조 특성을 가진 복합재료를 3D로 인쇄했고 충전재는 액상 금속합금을 함유하고 있어 높은 전도성과 열전도성을 제공할 수 있다.이 합금들은 스트레칭 불가, 저효율 열 전달과 복잡한 제조 공정 등 이전 설비의 한계를 해결했다.이 팀은 공심 마이크로볼을 박아 열량을 핵심층의 반도체로 유도하고 설비의 무게를 줄였다.

연구진은 이 설비를 신축 가능한 방직 원단과 곡면에 인쇄할 수 있다는 것은 미래의 설비가 의류와 다른 물체에 응용될 수 있음을 보여준다고 밝혔다.이 연구의 독특한 점은 재료 합성부터 부품 제조와 표징까지의 전체 범위를 포괄하여 연구원들이 자유롭게 새로운 재료를 설계하고 창조력을 발휘할 수 있다는 것이다.