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スマートウォッチ最大の弱点であるバッテリー問題が、根本から解決する日が近づいている。中国科学院化学研究所の研究チームが、体温などのわずかな熱を直接電気に変換できる柔軟な新素材を開発した。これは単なる基礎研究の域を超え、ウェアラブル端末の在り方を劇的に変える可能性を秘めている。
地球上のエネルギーの60%以上は、廃熱として無駄に捨てられている。この事実を逆手にとり、人間の体温をデバイスの動力源に変えようというアプローチだ。
カギとなるのは、不規則な階層構造を持つ多孔質熱電ポリマー。Science誌に掲載されたこの技術は、素材開発におけるこれまでの常識を覆す数値を叩き出した。
熱を電気に変換する素材には、相反する2つの性質が求められる。電気をよく通すことと、熱を逃がさないこと。従来、柔軟なプラスチック素材でこのバランスを取るのは至難の業とされてきた。
研究チームは、ポリマーに分離剤を混ぜてから抜き取るという手法で、ナノスケールの穴が無数に空いたスポンジ状の構造を形成。この無数の穴が、熱を運ぶ微細な振動を物理的に遮断し、熱の損失を72%も削減した。
さらに、狭い空間に閉じ込められたポリマー分子が規則正しく並ぶことで、電気の通り道が最適化され、電気移動度は25%向上。結果として約70度の環境下で1.64という驚異的な熱電能率指数を記録した。従来のポリマー素材の最高記録1.28を大きく引き離し、無機材料すら凌駕する圧倒的なパフォーマンスだ。
スマートウォッチ市場へのインパクトは計り知れない。多機能化に伴い、常にバッテリーの壁に直面してきたウェアラブルデバイス。毎日充電するというユーザーの負担が、この新素材によって完全に払拭されるかもしれない。
加えて脅威なのは、その製造プロセスにある。複雑な工程を必要とする高性能素材とは異なり、新聞印刷のようなシンプルなスプレーコーティング技術で、低コストかつ大規模に製造できるという。高価な素材に依存する既存のバッテリー産業にとって、間違いなく強烈な革命となるだろう！
Source:Science
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