由于近十年来计算机的快速发展和电子元件的微型化，例如，人们可以通过佩戴微型计算机来跟踪他们的运动和实时监测他们的健康状况。研究人员现在正在研究如何最好地为这些设备供电，方法是利用使用者自身的体温，并利用服装和纺织业的专门知识进行设计。

预计到2025年，可穿戴电子产品市场将增长至530亿欧元，但它主要由单一产品智能手表主导。除此之外，还有许多产品处于起步阶段，德国弗劳恩霍夫食品公司（Fraunhofer FEP）的法赫兰（Matthias Fahland）博士说，“该领域的主要障碍之一是能量。”能量从哪里来，能用多久，能量是所有事情的关键问题。”

一个名为ThermoTex的项目正在探索利用人体热量为微型设备提供动力。据瑞典查尔姆斯理工大学的克里斯蒂安·穆勒教授介绍，热电效应已经被人们所熟知了近200年。当存在温差时，例如人的皮肤和外界的温度差，这种效应使热能转化为电能。电子从一种物质的较热部分移动到较冷的部分，这种电荷的运动产生了电势。

“热梯度（差异）是一个重要的动力源，因为它们总是存在的，”他说。

聚合物

ThermoTex有两个轨道：基础科学和应用科学。

对于它的基本轨道，研究小组试图设计出比现有聚合物更好的热电性能的聚合物。调节聚合物热电效应的一种方法是通过掺杂。这个过程产生了发电所需的电荷。

2020年，ThermoTex团队在《Nature Materials》上发表了一篇论文，表明通过将具有低电离能的聚合物结合在一起，该能量是释放一个电子和一个具有高电子亲和力的掺杂剂（添加到聚合物中的分子）所需的能量，可以将掺杂效率提高一倍。

然而，掺杂剂存在安全隐患，尤其是在可穿戴电子产品中使用时。”它们可能有毒，”穆勒教授说。

研究小组已经研究了大约50种不同的掺杂剂，他们将在一个名为HORATES的大型欧盟资助项目中进一步研究，该项目将于2021年开始开发有机或碳基热电发电机。

作为应用工作的一部分，ThermoTex购买了商用导电聚合物配方，用于包裹丝绸。虽然这些涂层的效率不如穆勒教授的一些实验室制造的，但它们允许项目团队开始制造导电织物和设备。例如，涂层丝可以为人体监测生命体征的传感器提供动力。

穆勒教授说，他们把染色后的丝线在织物上缝成长线，还绣成小圆点，这一点很重要，丝绸是皮肤和外界空气之间的管道。学生们还用织布机把这些丝线织在一起。他说：“我认为与纺织业互动使用他们的方法是非常重要的。”

与此同时，弗劳恩霍夫FEP的法赫兰博士也在努力提供纺织业的解决方案，供其在服装上使用。他是Smart2Go的项目负责人，该项目由11个成员组成，旨在为可穿戴电子产品创建一个手掌大小的自主能源供应平台。

“这个平台是一块有很多功能的金属箔，”法兰德博士说，“你可以把它握在手中它是一个接口，连接能量采集器和应用程序。”您可以指定如何将能量投入到平台中，以及如何将能量导入应用程序。”

在应用程序方面，Smart2Go正在与行业合作伙伴就两个不同的项目进行合作。

Smart2Go正与一家纺织和服装制造商合作，将其平台与能源收集材料集成，以实现更安全的工作服。这可能包括诸如天黑时亮起的功能。它还与一家运动休闲服装公司合作，生产能够收集性能信息的服装。

法兰德博士说，这些解决方案对材料的重量和柔韧性有许多限制。此外，它的构建方式必须确保用户可以“插入”不同的能量收集技术。

Smart2Go的项目依赖于太阳能和人体热量，但其他项目可能包括运动产生的能量或动能。芬兰坦佩雷大学（Tampere University）的同事正在为该平台开发超级电容器，拓宽平台的可能用途。

移动电话

然而，这些小型能源采集器只能从环境中回收这么多能量。不过，对于小型应用，如监测人体健康的传感器、识别标签或安全服，从周围环境中吸收少量能量的微型设备可能是解决办法。

可穿戴电子产品最大的障碍可能不是技术上的，尽管到目前为止，能量是阻碍其发展和普及的主要障碍。可穿戴设备收集和存储个人隐私信息的能力，以及由此带来的安全问题，都需要加强，以使可穿戴电子产品进一步发展。”有很多法律和数据安全问题需要认真对待，”法兰德博士说。

与此同时，他和该领域的其他人正在清除他们所遇到的障碍，并创造出一种技术，为将来我们的服装从我们的身体和环境中产生能量铺平道路。