智能手表、智能眼鏡、健康檢測器……可穿戴電子設備在生活中隨處可見。它們的便攜性和智能化功能極大地提升了人們的生活質量。然而，這些設備需要頻繁充電，無疑是一個讓人頭疼的問題。近日，科學家們發明了一種能將人體熱量轉換為電能的超高效、靈活的可穿戴熱電設備。相關研究成果在國際期刊《自然·通訊》上發表。
可穿戴熱電設備的工作原理是離子熱電效應。離子熱電效應是指當受熱物體中的離子隨著溫度以梯度式由高溫區往低溫區移動時產生電流的一種現象。這款可穿戴熱電設備能利用人體溫度和周圍較冷空氣之間的溫差，將熱能轉換為電能，熱電轉換效率達到了8.53%，遠超商業化所需的5%的門檻。
制造這款可穿戴熱電設備的離子凝膠材料，結合了分子工程和結構設計。研究團隊選用了聚乙烯醇、鐵氰化物、硫酸胍等原料，通過一種特殊的定向冷凍鑄造和鹽析過程，制造出具有蜂窩狀對齊通道的離子凝膠材料。凝膠材料中的蜂窩狀對齊通道不僅能存儲大量離子，還能加速離子傳輸，從而進一步提升可穿戴熱電設備的熱電性能。
與傳統的可穿戴電子設備相比，此款可穿戴熱電設備的性能有了全面提升，無需充電且具有極高的機械強度和柔韌性，擁有高達900%的延展率及70.65兆焦/立方米的機械韌性，這意味著它能在遭受外部沖擊時保持完好。
可穿戴熱電設備的環境友好性也是其一大優勢。作為一種利用人體熱量的能源轉換技術，它減少了對傳統能源的依賴，有助于減少電子廢棄物。在全球越來越關注可持續發展和減少碳排放的今天，可穿戴熱電設備代表了一種向綠色能源過渡的積極嘗試。
隨著科技的不斷進步，可穿戴熱電設備的應用范圍將越來越廣泛。在運動和健身領域，基于熱電效應的運動追蹤器和智能手表等可穿戴熱電設備，可收集運動中產生的熱量，將其轉化為電能，延長設備的使用時間。
對于需要在惡劣環境下長時間工作的軍事人員和探險者，可穿戴熱電設備還可作為電源系統提供穩定的電力來源，保障關鍵通信和導航設備的連續運行，提高野外的生存能力和任務執行效率。
在醫療健康領域，可穿戴熱電設備與醫療監測技術結合，將為患者帶來更加便捷和持續的生理監測解決方案，有助于醫生實時了解患者的健康狀況，及時作出醫療決策，提高醫療服務的質量和效率。
可穿戴熱電設備為我們提供了一種全新的能源解決方案，它不僅能提高可穿戴設備的使用便利性，還具有推動能源技術發展和環境保護的潛力。我們有理由相信，可穿戴熱電設備將在未來的智能電子設備領域扮演重要角色，為我們帶來更加便捷和環保的智能穿戴體驗。
（作者系華中科技大學綠色能源工業研究中心工程師、英國皇家化學會會員）
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