熱漏れ防止強化でリストバンド型健康モニタの発電効率向上、エアロゲル添加で熱漏れ半減

ノースカロライナ州立大学のエンジニアたちが、手首装着で人体熱エネルギーを収穫し健康監視するフレキシブルデバイスの効率向上を継続中。2017年初報、2020年更新のフレキシブル体熱ハーベスタで、熱漏れ防止に顕著な改善を報告。

バッテリー不要ウェアラブルへ、剛性デバイスに迫る性能

人体熱でウェアラブル技術（心拍、血中酸素、グルコース等測定スマートウォッチ等）を駆動し、バッテリー充電不要を実現。剛性熱電ハーベスタと同原理（熱→電気エネルギー変換）。

フレキシブルハーベスタは人体フィットで高望まれる。Mehmet Ozturk教授（NC州立大電気コンピュータ工学）は、フレキシブル熱電発電機（TEG）構築の核心理由として、優れた皮膚接触、エルゴノミクス・快適性を挙げる。

しかしフレキシブルハーベスタの性能・効率は歴史的に剛性デバイスに大きく遅れ、体熱→利用可能エネルギー変換で剛性が優位でした。

2017年初版： 半導体素子を液体金属インターコネクト（EGaIn：ガリウム・インジウム無毒合金）で直列接続。金属並み電気伝導性と伸縮性両立。全体を伸縮性シリコーンエラストマーで封止
2020年版： 同アーキテクチャで熱工学大幅改善、熱→電気変換担う半導体素子密度増加。高熱伝導シリコーンエラストマー（ゴム種）でEGaInインターコネクト封止
最新版： シリコーンエラストマーにエアロゲルフレーク添加し熱伝導率低減。実験でエラストマー通過熱漏れを半減

「エアロゲル添加でデバイスの熱電『脚』間熱漏れ阻止。熱漏れ大＝デバイス温度差低下＝出力低下」とOzturk教授。

「本論文報告のフレキシブルデバイスは2017年版比1桁性能向上、剛性デバイス性能に接近継続中」と同氏。

NC州立大特許技術の強み：数十年研究で完成された剛性デバイスと同一半導体素子使用。既存剛性熱電モジュールメーカーがフレキシブル熱電市場参入しやすい低コスト機会提供。

同研究室は今後もフレキシブルデバイス効率向上に注力。

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