Crédit : Université Carnegie Mellon, Faculté d’ingénierie
À l’ère de la technologie, nous sommes tous trop familiers avec le désagrément d’une batterie déchargée. Mais pour ceux qui comptent sur un appareil de santé portable pour surveiller leur glycémie, réduire les tremblements ou même suivre la fonction cardiaque, prendre du temps pour recharger peut représenter un risque important.
Pour la première fois, des chercheurs du département de génie mécanique de l’université Carnegie Mellon ont montré qu’un appareil de santé peut être alimenté uniquement par la chaleur corporelle. En combinant un capteur d’oxymétrie de pouls avec un générateur d’énergie thermoélectrique portable, flexible et extensible, composé de métal liquide, de semi-conducteurs et de caoutchouc imprimé en 3D, l’équipe a mis au point une solution prometteuse pour répondre aux préoccupations liées à la durée de vie des batteries.
« C’est la première étape vers l’électronique portable sans batterie », a déclaré Mason Zadan, candidat au doctorat et premier auteur de la recherche publiée dans Matériaux fonctionnels avancés.
Le système, conçu pour atteindre des performances mécaniques et thermoélectriques élevées avec une intégration transparente des matériaux, présente des avancées dans les matériaux souples, la conception de réseaux TEG, la conception de circuits imprimés à faible consommation d’énergie et la gestion de l’alimentation embarquée.
« Par rapport à nos recherches précédentes, cette conception améliore la densité de puissance d’environ 40 fois, soit 4 000 %. Le composite époxy métal liquide améliore la conductivité thermique entre le composant thermoélectrique et le point de contact de l’appareil sur le corps », explique Carmel Majidi, professeur de génie mécanique et directeur du laboratoire Soft Machines.
Pour tester sa tension de sortie, l’appareil a été porté sur la poitrine et le poignet d’un participant au repos et en mouvement.
« Nous avons constaté une plus grande efficacité lorsque l’appareil était au poignet du participant et qu’il était en mouvement », a déclaré Zadan. « Lorsque le participant bouge, un côté de l’appareil est refroidi par l’augmentation du flux d’air, et l’autre est chauffé par l’augmentation de la température corporelle. La marche et la course ont créé un différentiel de température idéal. »
Le Dr Dinesh K. Patel, chercheur scientifique au sein de l’équipe, souhaite désormais travailler à l’amélioration des performances électriques et à la fabrication additive de l’appareil. « Nous voulons passer d’une simple preuve de concept à un produit que les gens pourront commencer à utiliser. »
Cette recherche a été réalisée en collaboration avec Arieca Inc, l’Université de Washington et l’Université nationale de Séoul.
Plus d’information:
Mason Zadan et al, Générateurs thermoélectriques extensibles pour la surveillance de la santé portable auto-alimentée, Matériaux fonctionnels avancés (2024). DOI : 10.1002/adfm.202404861
Fourni par l’Université Carnegie Mellon Génie mécanique
Citation: Premier appareil de soins de santé alimenté par la chaleur corporelle rendu possible par des métaux à base liquide (2024, 16 juillet) récupéré le 16 juillet 2024 à partir de
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