夏季室外太热、办公室冷气太强,忽冷忽热最容易造成感冒或中暑,美国加州大学圣地牙哥分校(UCSD)新研究或许可解决这项烦忧,团队研制出外观像是暖暖包的热电设备贴片,可依据皮肤表面与空气温度来调节冷热感,使人们不用开冷气或是暖气,最终达成节能减碳效果。
根据 UCSD 团队设计,新型贴片长宽皆为 5 公分,由可挠钮扣电池组供电,耗电量为 0.2 瓦,虽然外观有点像是暖暖包,不过它并非一次性,除了加温,也还有冷却皮肤表面的功用,而且表面柔软、配戴方便,可以贴在衣服里面,或是敷在背部、脖子、脚或手臂等容易升降温的地方。
新型贴片是由热电材料碲化铋(bismuth telluride)合金制成,焊接到薄铜条电极后,再夹在两片合成橡胶之间,其中合成橡胶也有经过特殊设计,科学家以导热性较高的氮化铝粉与 Ecoflex 橡胶材料打造,使热能可在两片橡胶之间流动。
当电流经过碲化铋时,同时也会驱动热量流动,让贴片内外温度呈两样情,而且还能依据不同使用者的体温,对皮肤进行冷却或加热。研究团队也有进行实际测试,将贴片嵌入臂带中并配戴在手臂上后,可在 2 分钟内将皮肤表面温度降至 32°C,纵使环境温度在 22°C 到 36°C 之间起伏,依然可以稳定维持。
这将有助于降低人们对冷气和暖气的依赖,带领团队的 UCSD 机械与航太工程教授 Renkun Chen 表示,不管是在炎阳炙人的户外、还是在冻手冻脚的办公室,新设备都可以帮助人们调节温度,如此一来夏天时建筑就能降低 70% 左右的空调成本,冬天时也不用将暖气温度调太高。
不过这项设计还不是完整版,UCSD 团队最终希望可以打造出温控背心,工程师则预估需要 144 个贴片才能达成目标,由于恒温背心设备尺寸较大,调节温度所需的耗电量也会因为外界温度而不同,像是常温下要 26 瓦才能帮助降温,高温下耗电量则会增加至 80 瓦,就跟使用笔记型电脑一样。
不过不管是 26 瓦还是 80 瓦,工程师表示,这种设计都能让人们舒适自在,而且比开冷气或是暖气还要省电,团队则希望能在几年内推出商业化温控背心,目前研究已发表在《Science Advances》。
- Wearable could keep you cool when the office gets hot
- Wearable Cooling and Heating Patch Could Serve as Personal Thermostat and Save Energy
(首图来源:UCSD)