추상적인

웨어러블 열전 발전기(TEG)는 자가 전원 공급이 가능한 신체 통합형 전자 장치 개발에 유망한 기술입니다. 그러나 기존의 샌드위치 구조 TEG(s-TEG)는 소자 수준의 기계적 유연성으로 인해 열적 및 전기적 성능이 저하되는 고유한 한계를 가지고 있어, 특히 열 교환이 복잡한 실외 환경에서 고전압, 고출력 및 신축성을 동시에 구현하기 어렵습니다. 본 연구에서는 높은 종횡비의 열전쌍, 고밀도 열전 칩렛, 그리고 낮은 열전도율의 초연질 엘라스토머에 내장된 신축성 구조를 통합한 계층형 TEG(h-TEG)를 제시합니다. 또한, 열 방출 및 태양 복사 차단을 촉진하도록 스펙트럼 설계된 유연한 나노섬유 복사 냉각(RC) 메타표면을 추가하여 소자 성능을 향상시켰습니다. 계층적 열전 발전기(h-TEG)는 열전도(TE) 기능과 기계적 기능을 분리함으로써 전압 밀도(6.67 mV cm⁻² K⁻¹), 전력 밀도(9.59 μW cm⁻² K⁻¹), 신축성(최대 120%) 측면에서 일관되게 높은 성능 을 제공 하며 , 기존 의 단일층 열전 발전기(s-TEG)에서 흔히 나타나는 상충 관계를 효과적으로 극복합니다. 이러한 계층적 통합은 다양한 열 환경에서 안정성을 보장하며, RC를 적용한 h-TEG는 강한 태양 복사(∼900 W m⁻²)와 높은 주변 온도(33°C) 조건에서도 기존의 RC를 적용한 s-TEG에 비해 전력과 전압이 각각 3배 와 8배 더 높습니다. 이러한 계층적 전략은 높은 출력 성능과 기계적 적응성을 시너지 효과적으로 결합한 차세대 열전 발전기 개발의 길을 열어줍니다.