光州科学技术研究所（GIST）的研究人员从大自然中汲取经验，开发了一种灵活、轻便、可生物降解的新型热电发电机（TEG）。典型的TEG技术通常依赖于“平面外”的温度梯度，从而产生不适合许多情况的笨重和刚性设备。现在，GIST科学家生产的TEG有可能为TEG的新应用打开大门。

 

The newly-developed TEG

新开发的器件通过将TEG转换为使用平面内与平面外梯度来解决许多传统的TEG问题，例如尺寸和灵活性。图片由GIST提供
 

为了理解GIST的创新，本文介绍了TEG设计和制造的现状，以及GIST设计如何解决一些最重要的问题。此外，我们将讨论GIST TEG的具体操作，让读者了解如何改进该技术以在日常生活中使用。

 

驱动TEG的效果三重奏

正如半导体现象经常发生的情况一样，热电器件依靠量子效应来产生或转换电压。在这种情况下，三种效应提供了TEG操作的背景：塞贝克效应、珀尔帖效应和汤姆逊效应。

 

Commercial TEGs

商业TEG利用三种量子效应，并依赖于平面外的温度梯度。正因为如此，自然对流会很快导致TEG不能起到有效发电机的作用。图片由应用热电解决方案提供
 

虽然每种效应都是以不同的人命名的，但它们都倾向于描述相同的原理：两种连接的金属之间的温差会产生可测量的电压或电流。相反，使电流通过金属-金属结将产生温度梯度。这些效应通常与半导体技术相结合以实现TEG。

虽然传统的TEG在某些应用中表现良好，但它们并不是包罗万象的。传统TEG的主要缺点之一是其刚性，使其不适用于可穿戴应用。此外，它们对平面外温度梯度的使用允许自然对流，从而最终降低发电机的效率。

 

小而有效的一代

为了解决平面外梯度问题，GIST的研究人员从斑马条纹中获得灵感，开发了他们的TEG解决方案。通过仔细应用吸收和反射材料，他们产生了一个平面内的温度梯度，产生了电能。

 

GIST TEG的性能总结。G中所示的图表突出了受斑马启发的TEG改进的发电能力。图片由《科学进展》提供（点击放大）
 

GIST TEG的柔性、轻质和可生物降解特性使其成为下一代可穿戴设备的一个有吸引力的解决方案，通过该解决方案，身体热量可以用作电源来保持设备充电。此外，TEG设备性能的提高可以使其用作离网可再生能源，从而为可再生能源增加新的替代品。

 

是时候换条纹了

虽然GIST TEG在实际应用中的有效性尚待观察，但发电量的提高无疑是朝着自充电可穿戴设备的正确方向迈出的一步。此外，GIST的研究人员将个人气候控制作为一种潜在的应用，进一步巩固了受斑马启发的TEG成为智能可穿戴设备关键组件的潜力。

不管它所处的位置如何，GIST TEG似乎支持一系列品质，这些品质将使它在未来的研发中变得成熟。可穿戴电子产品中TEG的先前趋势表明，这项研究使我们离高效实用的可穿戴电源解决方案又近了一大步。