Ваше тело — новая розетка: этот материал заряжает гаджеты прямо от кожи

Китайские учёные создали первый в мире резиновый материал , способный превращать тепло человеческого тела в электричество. Это достижение открывает путь к носимой электронике, которая сможет работать без громоздких аккумуляторов и постоянной подзарядки — например, к часам или медицинским датчикам , питающимся от тепла кожи.

Главная особенность новинки - в сочетании двух свойств, ранее недостижимых одновременно: эластичности и высокой эффективности термоэлектрического преобразования . До сих пор удавалось создавать лишь гибкие материалы, которые, однако, теряли проводимость при растяжении и не могли выполнять роль упругих носимых генераторов.

Принцип работы основан на термоэлектрическом эффекте: разность температур превращается в электричество. Когда-то энергия пара заставляла вращаться маховики паровых машин, теперь исследователи пытаются использовать куда более скромный перепад — между стабильной температурой человеческого тела, около 37 градусов Цельсия, и окружающим воздухом, который чаще всего находится в пределах 20–30 градусов.

Разработчики из Пекинского университета создали материал, который использует этот градиент для выработки тока. В основе лежит смесь полупроводниковых полимеров и эластичной резины. На уровне наноструктуры они сформировали сеть волокон, обеспечившую одновременно проводимость и способность растягиваться без разрушения. После обработки образцы выдерживали удлинение более чем на 850 процентов относительно исходной длины. При растяжении до 150 процентов они сохраняли свыше 90 процентов своей формы после возвращения в исходное положение — показатель, сравнимый с натуральной резиной.

Для повышения эффективности применялись специальные легирующие добавки. Они позволили придать материалу термоэлектрические свойства при комнатной температуре, сопоставимые с возможностями традиционных неорганических систем. Особенно важен прорыв в области так называемых n-тип эластомеров — материалов, которые проводят электроны и сохраняют проводимость даже под механической нагрузкой. До сих пор совместить упругость и высокий электрический выход в таких структурах не удавалось.

По словам руководителя работы Лэй Тина, команда стремилась создать материал, который можно носить на теле без дискомфорта: он растягивается, плотно прилегает к коже и при этом эффективно превращает тепло в энергию с минимальными потерями. В теории такой источник может обеспечивать питание бесконечно долго, если структура не повреждена.

Однако область применения не ограничивается только носимой электроникой. Учёные рассматривают перспективы для систем удалённой связи: устройства смогут получать энергию, например, от тепла костра. Параллельно обсуждается интеграция материала в одежду — такие ткани смогут не только заряжать смартфон в кармане, но и регулировать теплообмен, выводя избыточное тепло наружу с помощью полупроводниковых нитей.

Пациенты с сердечно-сосудистыми заболеваниями часто носят датчики неделю и более, а для этого требуются крупные аккумуляторы . Новая резина позволит создавать лёгкие сенсоры, которые будут питаться от тепла организма, избавив от тяжёлых батарей и необходимости их подзарядки.