Новый патент DARPA: как тепло тела и двигателя стало источником энергии


Военные в США давно мечтают перевести всю полевую электронику на автономное питание. И вот недавно был опубликован патент, профинансированный DARPA, в котором исследователи из Университета Нотр-Дам решили эту проблему. Они научились печатать термоэлектрические генераторы прямо на гибких поверхностях, а затем спекать их за пару миллисекунд вспышкой ксеноновой лампы.

Источник изображения: Тг-канал «Секреты DARPA и ЦРУ»

Технически это выглядит так: берутся специальные чернила — наночастицы теллура, сурьмы и висмута, взвешенные в глицериновом растворе с полимерной добавкой (ПВП), чтобы металл не слипался. С помощью аэрозольного 3D-принтера (который способен наносить рисунок на любые искривленные поверхности, а не только на плоскость) печатается слой толщиной в пару микрометров. Дальше наносится фотонный удар: мощнейшая вспышка света мгновенно испаряет растворитель и сплавляет наночастицы в плотный проводник, который превращает разницу температур в электрический ток.

Как это можно использовать на поле боя?

Представьте бронежилет с напечатанными термоэлектрическими дорожками, который непрерывно заряжает тактическую рацию просто от тепла человеческого тела. Или разведывательный беспилотник: пленка на его корпусе собирает тепло между выхлопом двигателя и набегающим ледяным воздухом. Этого с избытком хватит, чтобы питать камеры, GPS и системы связи, экономя ресурс основной батареи.

Более того, эффект работает в обе стороны. Если пустить по пленке ток, она начнет охлаждаться. Это идеальное решение для тепловизоров — чем холоднее матрица, тем четче видно противника, и теперь для этого не нужны громоздкие вибрирующие кулеры. А если загрузить такой аэрозольный принтер в армейский грузовик, можно наносить охлаждающие контуры прямо на броню боевых машин, динамически размывая их тепловой след и делая технику невидимой для ИК-прицелов противника.

Цифры из патента.

В одном из примеров инженеры смешивают пластинки теллурида сурьмы (Sb₂Te₃) с наностержнями чистого теллура. Получается композит с аномальной мощностью — выходная мощность достигает 2,2 мВт/(м·К²), что почти вдвое выше стандартных показателей. При этом пленка выдерживает 500 циклов жесткого изгиба с радиусом всего 1,5 мм. Ее можно вшить в ткань формы, наклеить на ствол винтовки или обернуть вокруг трубы с горячим маслом. Перепад температур всего в 60 °C дает плотность мощности 7,65 мВт/см² — этого достаточно, чтобы автономно питать датчики движения или GPS-маячки в течение всего времени, пока сохраняется разница температур.

Секреты DARPA и ЦРУ

Сообщение Новый патент DARPA: как тепло тела и двигателя стало источником энергии появились сначала на NEWS-FRONT.