Talán olvasóink közül is látták néhányan az 1999-es underground művészfilmet, amely indokolatlanul sok figyelmet fordított a Mátrix néven ismert virtuális valóságra, és fájdalmasan keveset a realitásra, amelyben az emberek nem éltek, hanem szimplán csak léteztek, erőforrásként, bio- és termoelektromos elemként, miközben a tudatuk irodai munkát végzett, vagy kungfuzó megváltónak képzelte magát.
Nos, a jó sci-fik ismérve, hogy akarva-akaratlanul megjósolják a jövőt, és a Kínai Tudományos Akadémia kutatói épp azon fáradoznak, hogy ezt valóra váltsák. Persze az ő elképzelésükben nincs szó emberek és gépek közötti háborúról, az égbolt elsötétítéséről azzal a céllal, hogy megfosszák a gépeket a napenergiától, sem arról, hogy emiatt a gépek az embereket kezdik el áramforrásként használni. Ennyire nem élénk a fantáziájuk, és jóval kevésbé ördögi a tervük. Felfedezésük, egy szivacsszerű szerkezetű termoelektromos polimer, képes a hőt közvetlenül elektromos energiává alakítani, így a hordható eszközök akár a viselőjük testhőjéből is energiát nyerhetnek, és töltés nélkül is működhetnek.
A kutatás eredményeit a Science tudományos folyóiratban publikálták, és a fejlesztés mögött az a felismerés áll, hogy a világban felhasznált energia több mint hatvan százaléka végül hő formájában vész el. Gondoljunk csak az izzókra, amelyekkel világítunk. A tudósok ezt az elvesző energiát próbálták hasznosítani egy olyan rugalmas anyaggal, amely a környezet és az emberi test közötti apró hőmérséklet-különbséget is képes elektromossággá alakítani. Ez különösen a hordható eszközök, például az okosórák esetében lehet érdekes, hiszen így folyamatos energiaellátást kaphatnak külső töltés nélkül.
Az ilyen anyagokkal régóta az a gond, hogy nehéz egyszerre jó elektromos vezetőképességet és gyenge hővezetést elérni. A rugalmas műanyagok általában mindkettőben kompromisszumot jelentenek, ezért eddig korlátozott volt a hatékonyságuk. A kutatók azonban új megközelítést választottak, a polimerhez egy speciális elválasztó anyagot kevertek, amelyet később eltávolítottak. Ennek eredményeként mikroszkopikus és nanoméretű üregekkel teli, szabálytalan pórushálózat alakult ki, amely szivacshoz hasonló szerkezetet hozott létre.
Ez a struktúra képes megakadályozni, hogy a hőt szállító mikroszkopikus rezgések könnyen végighaladjanak az anyagon, így jelentősen csökkenti a hőveszteséget. A mérések szerint a hővezetés mintegy 72 százalékkal mérséklődött. Eközben a pórusok közötti szűk terek arra kényszerítik a polimer molekuláit, hogy sokkal rendezettebb és sűrűbb szerkezetbe álljanak össze. Ez a rendeződés hatékonyabb csatornákat hoz létre az elektromos töltések számára, ami legalább 25 százalékkal javítja az elektromos mobilitást.
A kutatók ezzel gyakorlatilag sikeresen szétválasztották a hő és az elektromosság áramlását, ami kulcsfontosságú a termoelektromos anyagoknál. Az így optimalizált vékony hártya rekordnak számító hatékonyságot ért el: az úgynevezett termoelektromos jósági tényező értéke 1,64 lett körülbelül 70 Celsius-fokon. Ez nemcsak a korábbi, 1,28-as polimerrekordot múlja felül, hanem több rugalmas szervetlen anyag teljesítményét is meghaladja.
A fejlesztés további előnye, hogy az új anyag előállítása nem igényel bonyolult gyártási folyamatokat. A kutatók szerint nagy mennyiségben, viszonylag olcsón gyártható, például egyszerű szórásos bevonási technikával, amely a gyakorlatban hasonló ahhoz, ahogyan egy újságot nyomtatnak. Ha a technológia beváltja a hozzá fűzött reményeket, a jövő hordható elektronikai eszközei akár folyamatosan, pusztán a környezetük és a testünk által termelt hőből kinyerhetik majd a működésükhöz szükséges energiát.
