جهاز حراري كهربائي قابل للارتداء مستوحى من الطبيعة تم بناؤه بتجميع صلب ومرن لإدارة الحرارة الشخصية

الملخص: إن تطوير أجهزة حرارية كهربائية عالية الأداء (TEDs) مع تنظيم حراري شخصي أمر بالغ الأهمية لتقدم تقنيات الجيل القادم القابلة للارتداء. تركز معظم الجهود على تحسين المرونة الميكانيكية في الأجهزة المغلقة بالكامل، ولكن فقدان الحرارة الطفيلية الناتج عن مصفوفات البوليمر المعبأة بطبقات ذات مقاومة حرارية عالية يؤدي عادةً إلى تدهور في قدرات الكشف والتحويل الثنائي الاتجاه. هنا، يتم اقتراح استراتيجية معمارية مستوحاة من الطبيعة لهذه المشكلة تُظهر جدوى التجميع من جانب واحد استنادًا إلى تكوين "الجلد-العمود الفقري" المرن والصلب لتحسين كفاءة استخدام الحرارة. مع وحدات حرارية كهربائية نشطة موصولة عبر أقطاب ملتوية، يتم تصنيع أجهزة حرارية كهربائية قابلة للارتداء بتكوين جلد-عمود فقري (SSSW-TEDs) بنجاح مما يمكّن من استشعار درجة الحرارة وتحويل الحرارة إلى كهرباء ثنائي الاتجاه تحت تدفق هواء معتدل قسري. يسهم ذلك في تحسينات كبيرة في توصيل الطاقة (بنسبة 300%) وتحليل التكلفة والعائد (بنسبة 100%) من خلال تبديد الحرارة عن طريق الحمل الهوائي الفعال. علاوة على ذلك، تتيح SSSW-TED تنظيم حرارة شخصية من خلال استغلال حرارة الجسم، وتبريد الجلد، وإدراك السلوكيات مثل اللمس والتهوية. لا توفر هذه الدراسة رؤى جديدة لأجهزة TEDs عالية الأداء فحسب، بل تؤسس أيضًا لأساس التنفيذ الواسع لتنظيم الحرارة في الجلد.