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Development of Transverse Organic Thermoelectric Generators for Wearable Energy Harvesting: Generating in-plane Electricity From Through-Plane Heat Flow

Descrizione del progetto

Alimentare i dispositivi indossabili senza batterie

La decarbonizzazione dell’elettronica personale richiede il passaggio da batterie ingombranti e costose per l’ambiente a soluzioni sostenibili e alimentate autonomamente. Sebbene la raccolta del calore corporeo tramite generatori termoelettrici organici offra un’alternativa flessibile e rispettosa della pelle, le progettazioni tradizionali spesso falliscono perché il corpo umano produce solo deboli gradienti di temperatura. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto t-OTEGs risolve questo problema mediante una nuova progettazione della guida del calore attraverso materiali ultrasottili per creare differenze di temperatura laterali utilizzabili, il che consente di creare generatori flessibili e stampabili che possono essere integrati senza problemi negli indumenti o nei sensori indossabili. L’obiettivo del progetto è quello di fornire un percorso realistico verso dispositivi privi di batterie, secondo un approccio che garantisce un monitoraggio e una connettività costanti senza la manutenzione o gli sprechi associati alle fonti di alimentazione convenzionali.

Obiettivo

The rise of wearable electronics has driven the demand for innovative energy harvesting solutions that offer sustainable power without relying on bulky batteries. Organic thermoelectric generators (OTEGs), which convert temperature gradients (ΔT) from the body heat into electricity, are promising candidates due to their skin compatibility, flexibility, thinness, and biocompatibility. However, current OTEGs face challenges in being used as wearables because it is difficult to create a ΔT in response to body heat, which typically moves in a vertical direction. State-of-the art 3D OTEG designs addressing this issue often sacrifice the thinness, flexibility and durability—key strengths of traditional OTEGs for wearable applications. To overcome these challenges, we propose transverse OTEGs (t-OTEGs) that generate electricity perpendicular to the heat flow, retaining the inherent advantages of 2D thin-film OTEGs. The key of the t-OTEGs is an engineered dual-κ substrate, composed of materials with different thermal conductivities (κ), which creates a lateral ΔT from orthogonal heat flows, enabling efficient energy conversion in a 2D thin-film platform. The primary goal of this project is to develop wearable t-OTEG technologies that utilize a versatile 2D thin-film platform to harvest the heat emitted by human skin, making them practical for real-world wearable applications and effectively replacing already proposed wearable OTEGs. To achieve this, the research will focus on the development and optimization of the dual-κ substrate, the scalable design of t-OTEGs through advanced printing techniques, and their integration into wearable applications. Successfully completing this project will revolutionize OTEG technology, providing a scalable, sustainable, and flexible power solution for wearable electronics, setting new benchmarks in thermoelectric energy harvesting, and contributing to global sustainability efforts by reducing reliance on disposable batteries.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

KATHOLIEKE UNIVERSITEIT LEUVEN
Contributo netto dell'UE
€ 200 400,00
Indirizzo
OUDE MARKT 13
3000 Leuven
Belgio
Regione
Vlaams Gewest Prov. Vlaams-Brabant Arr. Leuven
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato