可植入式温差发电方法中能量传输与转换机制的研究

植入式医疗器械已成为现代医学领域里代替人体器官、组织或部件功能的重要器件，同时还能实现人体各种生理参数的实时监测。为植入式医疗器械研制长寿命、高效率、可灵活充电的植入式微型供电系统已迫在眉睫。本项目将研究一种新概念型的永久性供电模式- - 可植入式人体温差发电技术，系借助于人体内部固有的温度梯度，利用热电转换效应为植入式医疗器械提供永久可靠的电能供应。并深入探究由该新技术引申出的基础热学问题，如热电转换装置体内传热过程对其供电能力的影响，热电转换装置与人体内部热环境的相互作用等。而利用体外干预，如体外加热或冷却的方法来提高该技术的供电能力是本项目研究的最根本目的。明晰这种供电模式的基础热量传输与能量转换机制问题，可促成对植入式医疗器械发电技术领域的研究突破，从而将微型永久性供电系统的研究不断推向深入。

本项目的研究内容和目标是为植入式医疗器械提供一种新概念型的永久性供电模式——可植入式人体温差发电技术，通过深入探究由该新技术引申出的基础热学问题，从而明确该供电模式的工作特性。而利用体外干预，如体外加热或冷却的方法来提高该技术的供电能力是本项目研究的最根本目的。明晰这种供电模式的基础热量传输与能量转换机制问题，可促成对植入式医疗器械发电技术领域的研究突破，从而将微型永久性供电系统的研究不断推向深入。代表性成果如下：.（1）研制出可植入式温差发电原型装置，利用动物活体实验验证其供电能力；所建立理论模型，为实现可植入式人体温差发电技术提供了重要的设计及参考依据；.（2）为提升可植入式温差发电技术的供电能力，提出了一种同位素核燃料驱动的植入式温差发电装置，并对其供电能力进行了系统评估；.（3）对可穿戴式热电驱动装置供电过程中的热学及电学问题进行了理论研究分析；.（4）提出了一种崭新的可穿戴式热电驱动装置，即基于人体足部的可穿戴式热电驱动方法，研制出原型装置后，对其产能性能进行了系统分析与评估；.（5）实现了基于液体金属的余热回收热电发电系统，所研制原型装置可提供34.7V电压及120W的功率输出；. 结合该项目的研究，培养硕士4名，博士2名；在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文15篇，其中被SCI收录3篇、EI收录5篇、核心期刊收录7篇；申请国家发明专利3项，公开国家发明专利1项，授权国家发明专利3项；参加国内外学术交流活动5次，其中大会邀请报告1次，大会口头报告4次，大会展报1次；项目中有2名博士生分别获得2010，2011及2012年中国科学院院长优秀奖学金。