Новая полимерная смесь дает ультрачувствительный термоэлектрический тепловой датчик

Разработан ультрачувствительный тепловой датчик, основанный на том, что определенные материалы являются термоэлектрическими. Электроны в термоэлектрическом материале движутся от холодной стороны к теплой, когда возникает температурная разница между двумя сторонами, и возникает разница напряжений. В этом проекте исследователи разработали термоэлектрический материал, использующий ионы как зарядовые носители вместо электронов, и эффект в 100 раз больше.

Термоэлектрический материал, использующий электроны, может развить 100 мкВ/К (микровольт на Кельвин), по сравнению с 10 мВ/К от нового материала. Сигнал таким образом в 100 раз сильнее, и малая температурная разница дает сильный сигнал.

Новый материал — электролит, состоящий из геля нескольких ионных полимеров. Некоторые компоненты — полимеры p-типа, в которых положительно заряженные ионы несут ток. Обнаружен высокопроводящий полимерный гель n-типа, в котором отрицательно заряженные ионы несут ток. До сих пор таких материалов было очень мало.

С помощью предыдущих результатов работы с электролитами для печатной электроники исследователи теперь разработали первый печатный термоэлектрический модуль, использующий соединенные n- и p-ножки, где количество соединений ножек определяет силу сигнала. Ученые использовали шелкографию для производства высокочувствительного теплового датчика на основе разных и комплементарных полимеров. Тепловой датчик способен преобразовать крошечную температурную разницу в сильный сигнал: модуль с 36 соединенными ножками дает 0,333 В для температурной разницы 1 К.