Учёные нашли способ делать инфракрасные сенсоры без батареек

01.02.2017 12:12

Транзистор, получающий ток от тепла, может быть использован для создания недорогих средств наблюдения в инфракрасном диапазоне.

Учёные из Швеции построили транзистор, работающий от тепла. Новинка может получить широкое практическое применение как в мониторинге состояния здоровья, так и в промышленности, в том числе для создания недорогих средств наблюдения в инфракрасном (ИК) диапазоне. Соответствующая статья опубликована в Nature Communications.
Исследователи разработали жидкий электролит на базе проводящего полимера. В электролите содержатся и ионы, и молекулы полимера-проводника.

Положительно заряженные ионы значительно меньше и легче молекул полимера, имеющих отрицательный заряд. Если одна из сторон устройства нагревается, ионы, согласно второму началу термодинамики, быстро начинают перемещаться к холодной стороне, а более тяжёлые полимерные молекулы начинают делать это позже и с меньшей скоростью.

В результате такого перемещения ионов электроды, подходящие к электролиту, снимают с него слабый, но заметный электрический ток. По сути, этот полимер — ионный аккумулятор, только заряжающийся от тепла, а не от внешнего тока.

Исследователи использовали такую микробатарею в качестве источника тока, управляющего затвором стандартного транзистора. Учёные нашли способ делать инфракрасные сенсоры без батареек Транзистор и батарея, как видно из описания и иллюстрации, слишком велики для замены традиционной электроники, да и быстродействием на их фоне не отличаются.

И тем не менее для ряда приложений они обещают быть эффективными. Если нужно получить простой и надёжный измеритель температуры, который немедленно сообщит о том, что какой-то объект переохладился или перегрелся, то такое устройство, не требующее элементов питания, может быть лучшим решением. Батарейка в нём никогда не сядет, поскольку её энергия берётся из тепла окружающей среды.

Другое возможное приложение — своего рода тепловизор, матрица из теплочувствительных элементов. Каждый такой элемент будет сочетать микроёмкость с электролитом и транзистор, объединённые в один “умный пиксель”.

Чувствительность нового материала к изменению температуры (в некриогенных условиях) в 100 раз выше, чем у известных конкурентных термоэлектрических материалов.

Это весьма высокий уровень, к тому же не требующий дорогостоящего охлаждения, нужного ряду эффективных систем видения в ИК-диапазоне. Взято с life.ru