Умный гидрогель для охлаждения смартфонов преобразует тепло в электричество

Использование гаджетов в течение слишком долгого времени может привести к их перегреву, а это чревато замедлением работы, повреждением компонентов и может привести к взрыву или возгоранию устройств.

Недавно инженеры из Китая и США создали охлаждающий гидрогелевый материал, преобразующий избыточное тепло от различных электронных устройств в электричество. Эта тонкая гидрогелевая пленка, состоящая из определенного типа полимера и воды, которая отводит тепло от аккумуляторов смартфонов, компьютеров и планшетов, чтобы они не перегревались. Разработку опубликовали в Nano Letters.

Ученые нашли способ одновременно охладить гаджеты и преобразовать тепло в энергию — раньше получалось только что-то одно

Исследователи протестировали гидрогель на аккумуляторе смартфона во время быстрой разрядки и не только снизили температуру устройства до 20 °C, но и преобразовали часть отработанного тепла в электричество, которое впоследствии можно использовать для работы смартфона.

По словам китайских специалистов, снижение рабочих температур фактически приводит к безопасной эксплуатации самой батареи, а собранного электричества может быть достаточно для мониторинга аккумулятора или даже для управления системой охлаждения.

К тому же, умный гидрогель станет первым веществом, которое способно как охлаждать устройства, так и преобразовывать отработанное тепло в электричество. До этого времени исследователям удавалось создавать материалы, которые делают что-то одно — либо поглощают часть тепла, практически не охлаждая прибор, либо охлаждают, но не вырабатывают энергию.

Гидрогель (в левом верхнем углу в чашке Петри) охлаждает электронику и вырабатывает электричество из отработанного тепла. Изображение: Nano Letters

Термогальванический гидрогель, который поместили на батарею внутри смартфона, изменяет свою структуру в зависимости от температуры. Он состоит из полиакриламидного каркаса (органический полимер, используемый в качестве суспендирующего агента, смазывающего вещества и даже в качестве агента для вытеснения нефти), который затем наполняют водой и ионами.

Как только гидрогелевый патч нагревается, два его иона (феррицианид и ферроцианид) начинают переносить электроны между электродами, что приводит к выработке электроэнергии. А некоторое количество воды, находящейся внутри гидрогеля, испаряется, что приводит к охлаждающему эффекту.

Гидрогель (бежевая полоса) прикрепляется к батарее устройства. Когда гидрогелевый патч нагревается, ионы в геле переносят электроны между электродами, генерируя электричество. Изображение: Nano Letters

Примечательно, что после использования умный гидрогель регенерирует сам, поглощая воду из окружающего воздуха. Вода, содержащаяся в гидрогеле, может самоадаптивно выходить из него, а также повторно поступать через определенный цикл испарения и абсорбции, так называемый «термодинамический» цикл.

Тепло, выделяемое батареями, лампами и процессорами, может снизить эффективность, надежность и даже срок службы устройств. Использование нового умного и экологичного гидрогеля действительно может избавить пользователей от необходимости чаще покупать новые гаджеты.