อย่างที่เรารู้กันว่าในปัจจุบัน การใช้เครื่องติดตามการออกกำลังกายและอุปกรณ์สวมใส่อื่น ๆ มีข้อด้อยที่สำคัญคือแบตเตอรี่ของอุปกรณ์เหล่านั้นมักหมดเร็ว แต่เพราะเห็นถึงข้อจำกัดนี้เอง นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน (University of Washington หรือ UW) จึงได้ริเริ่มพัฒนานวัตกรรมบางอย่าง

นวัตกรรมที่ว่านี้คือโปรโตไทป์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นและทนทาน ซึ่งมีจุดเด่นคือสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานจาก “ความร้อนของร่างกาย” และเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าเพื่อใช้ในการขับเคลื่อนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก เช่น แบตเตอรี่ เซ็นเซอร์ หรือไฟ LED ได้ โดยอุปกรณ์ต้นแบบที่ว่านี้ยังมีความทนทานสำหรับการชาร์จได้มากถึง 2,000 ครั้ง!

ทีมวิจัยได้เผยแพร่รายละเอียดของโปรโตไทป์นี้ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 30 สิงหาคม ในวารสาร Advanced Materials โดยมีใจความที่กล้าวไว้ว่า “เมื่อคุณสวมใส่อุปกรณ์นี้บนผิวหนัง มันจะใช้ความร้อนจากร่างกายของคุณเพื่อขับเคลื่อนไฟ LED แปลว่าทันทีที่คุณสวมใส่อุปกรณ์ ไฟ LED ก็จะติดขึ้น นี่คือสิ่งที่ก่อนหน้านี้นวัตกรรมไม่เคยทำได้มาก่อน”

แต่ถ้าว่ากันตามตรง ไอเดียดังกล่าวไม่ใช่เรื่องใหม่ แต่สิ่งที่ทำให้นวัตกรรมนี้พิเศษคือด้วยความที่ตามปกติแล้ว อุปกรณ์ที่ใช้ความร้อนในการผลิตไฟฟ้ามักจะมีลักษณะที่แข็งและเปราะ แต่ทีมงานวิจัยได้แก้โจทย์ดังกล่าวได้ โดยการสร้างอุปกรณ์ที่มีความยืดหยุ่นสูงและนุ่ม เพื่อให้สามารถปรับรูปทรงตามแขนของผู้ใช้ได้นั่นเอง

อุปกรณ์นี้ถูกออกแบบผ่านส่วนประกอบเกือบทั้งหมดในห้องปฏิบัติการ มีทั้งหมดสามชั้น โดยที่ชั้นกลางประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์เทอร์โมอิเล็กทริกที่แข็ง ซึ่งทำหน้าที่ในการแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้า ซึ่งเซมิคอนดักเตอร์เหล่านี้ถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุคอมโพสิตที่พิมพ์ในรูปแบบ 3 มิติ ซึ่งมีค่าความนำความร้อนต่ำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานและลดน้ำหนักของอุปกรณ์

นอกจากนี้ เซมิคอนดักเตอร์ยังเชื่อมต่อด้วยเส้นทางโลหะที่มีความยืดหยุ่นในขณะที่ช่วยให้เกิดการนำไฟฟ้า และมีคุณสมบัติการซ่อมแซมตัวเองด้วยไฟฟ้า ยิ่งไปกว่านั้น หยดโลหะเหลวยังถูกฝังในชั้นนอก เพื่อช่วยปรับปรุงการถ่ายเทความร้อนไปยังเซมิคอนดักเตอร์และรักษาความยืดหยุ่นได้อีกด้วย

อีกทั้งนอกจากการใช้งานในอุปกรณ์สวมใส่แล้ว อุปกรณ์เหล่านี้อาจมีประโยชน์ในแอปพลิเคชันอื่น ๆ โดยผู้วิจัยกล่าวทิ้งท้ายถึงอนาคตไว้ว่า “คุณสามารถนึกภาพการติดตั้งอุปกรณ์เหล่านี้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างความร้อนมากเกินไปและใช้ความร้อนส่วนเกินนั้นเพื่อขับเคลื่อนเซ็นเซอร์ขนาดเล็ก สิ่งนี้จะมีประโยชน์โดยเฉพาะในศูนย์ข้อมูล ซึ่งเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ใช้พลังงานไฟฟ้าสูงและสร้างความร้อน จึงต้องใช้ไฟฟ้ามากขึ้นเพื่อให้ความเย็นแก่เหล่านั้น อุปกรณ์ของเราสามารถจับความร้อนนั้นและนำกลับมาใช้ใหม่ได้”