CN111655124A - 热电设备和系统 - Google Patents
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Abstract
本公开内容提供了具有热电设备的可穿戴式电子设备。所述可穿戴式电子设备可以包括用于向用户显示信息的用户接口。所述热电设备可以包括集热单元、热电元件以及排热单元。在使用期间，所述热电元件可以在热能从集热单元跨热电元件流动到排热单元时产生功率。
Description
交叉引用
本申请要求于2017年11月22日提交的美国临时申请号62/589,828的权益，该申请通过引用整体并入本文。
背景技术
全世界每年有超过15太瓦的热由需要石油作为其主要燃料源的热机流失到环境中。这是由于这些热机仅将石油的化学能的约30％至40％转化为有用功。废热的生成是热力学第二定律的不可避免的结果。
术语“热电效应”包括塞贝克效应(Seebeck effect)、珀尔贴效应(Peltiereffect)和汤姆逊效应(Thomson effect)。基于热电效应的固态冷却和发电通常利用塞贝克效应或珀尔贴效应进行发电和热泵送。然而，此类常规热电设备的效用通常受限于其较低的性能系数(COP)(对于制冷应用而言)或较低的效率(对于发电应用而言)。
热电设备性能可由所谓的热电品质因数(figure-of-merit)Z＝S2σ/k所捕捉，其中“S”为塞贝克系数，“σ”为电导率，而“k”为热导率。Z通常用作热电设备的COP和效率的指标——亦即，COP与Z成比例。可以采用无量纲品质因数ZT来量化热电设备性能，其中“T”可以是设备的热端和冷端的平均温度。
虽然常规半导体热电冷却器相比其他制冷技术提供了许多优点，但由于较低的品质因数，其应用相当有限。在冷却中，具有较小品质因数的、由常规热电材料制成的热电设备的较低效率限制了它们在提供高效热电冷却方面的应用。
发明内容
虽然有目前可用的热电设备，但本文认识到了与此类热电设备相关联的各种局限性。例如，目前可用的一些热电设备可能不是柔性的，并且不能够与各种形状的物体共形，因此难以使用于热传递的表面面积最大化。再例如，目前可用的一些热电设备相当厚，因而不适合用于需要更紧凑的热电设备的电子设备。此外，本文提供了用于评估用户的一个或多个身体参数(physical parameter)的方法和/或热电系统。
一方面，用于评估用户的一个或多个身体参数的方法包括(a)激活可穿戴式电子设备，所述可穿戴式电子设备包括具有用于向用户显示信息的用户接口的电子显示器和与所述电子显示器可操作地耦合的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置为产生功率；(b)接收包括由所述功率管理单元产生的所述功率的测量(measure)的信息；(c)使用在(b)中接收的所述信息来生成包括所述用户的一个或多个身体参数的一个或多个数据集；以及(d)向所述用户提供在(c)中生成的所述一个或多个身体参数。
在一些实施方式中，步骤(c)是由所述移动电子设备的一个或多个计算机处理器执行的。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备还包括储存由所述功率管理单元产生的所述功率的储能设备。在一些实施方式中，在所述用户的移动电子设备的用户接口上提供所述一个或多个身体参数。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备是手表。在一些实施方式中，所述功率管理单元包括至少一个热电设备。在一些实施方式中，所述至少一个热电设备与所述储能设备连通。在一些实施方式中，所述热电设备包括邻近于所述用户的身体表面搁置的集热单元，所述集热单元从所述用户的所述身体表面收集热能。
在一些实施方式中，所述热电设备包括与所述集热单元热连通的热电元件。在一些实施方式中，所述热电设备包括与所述热电元件热连通的排热单元，所述排热单元从所述热电元件排出热能。在一些实施方式中，在使用期间，所述热电元件在热能从所述集热单元跨所述热电元件流动到所述排热单元时产生功率。在一些实施方式中，所述功率的至少一部分储存在储能设备中。
在一些实施方式中，所述功率管理单元还包括用于提供外部功率以对所述储能设备充电的外部功率单元。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备与所述功率管理单元相集成。在一些实施方式中，所述一个或多个身体参数与所述用户的健康(health)、安适(wellbeing)或强健(fitness)相关。在一些实施方式中，所述一个或多个身体参数包括所述用户的卡路里输出。
在一些实施方式中，所述信息包括所述用户的体温。在一些实施方式中，所述信息包括所述用户的活动。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备可操作地耦合到一个或多个计算机处理器。
另一方面，用于评估用户的一个或多个身体参数的系统包括可穿戴式电子设备，其包括(1)具有用于向用户显示信息的用户接口的电子显示器；和(2)与所述电子显示器可操作地耦合的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置为产生功率；以及可操作地耦合至所述功率管理单元的一个或多个计算机处理器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以(i)接收包括由所述功率管理单元产生的所述功率的测量的信息；(ii)使用在(i)中接收的所述信息来生成包括所述用户的一个或多个身体参数的一个或多个数据集；以及(iii)向所述用户提供在(ii)中生成的所述一个或多个身体参数。
在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备是手表。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备包括具有用户接口的电子显示器。在一些实施方式中，所述功率管理单元包括与所述储能设备电连通的至少一个热电设备。在一些实施方式中，所述热电设备包括邻近于所述用户的身体表面搁置的集热单元，所述集热单元从所述用户的所述身体表面收集热能。
在一些实施方式中，所述热电设备包括与所述集热单元热连通的热电元件。在一些实施方式中，所述热电设备包括与所述热电元件热连通的排热单元，所述排热单元从所述热电元件排出热能。在一些实施方式中，在使用期间，所述热电元件在热能从所述集热单元跨所述热电元件流动到所述排热单元时产生功率。在一些实施方式中，所述功率的至少一部分储存在储能设备中。
在一些实施方式中，所述一个或多个身体参数包括所述用户的卡路里输出。在一些实施方式中，所述信息包括所述用户的体温。在一些实施方式中，所述信息包括所述用户的活动。
本公开内容的另一方面提供了包含机器可执行代码的非暂时性计算机可读介质，所述代码在由一个或多个计算机处理器执行时实现上文或本文其他各处所述的任何方法。
本公开内容的另一方面提供了系统，其包括一个或多个计算机处理器和与之耦合的计算机存储器。所述计算机存储器包含机器可执行代码，所述机器可执行代码在由一个或多个计算机处理器执行时实现上文或本文其他各处所述的任何方法。
通过在其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方式的以下详细描述，本公开内容的其他方面和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。如将会意识到的，本公开内容能够有其他和不同的实施方式，并且其若干细节能够在各个明显的方面进行修改，所有这些均不偏离本公开内容。因此，附图和说明书本质上将被视为是说明性的，而非限制性的。
援引并入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用而并入本文，其程度如同具体地和单个地指出要通过引用来并入每一个单独的出版物、专利或专利申请。
附图说明
本发明的新颖特征在随附权利要求中具体阐述。通过参考以下对在其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的详细描述和附图(在本文中也为“图”)，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在附图中：
图1示出了根据本公开内容的实施方式的可穿戴式设备的分解图；
图2示出了根据本公开内容的实施方式的图1的可穿戴式设备的剖视图；
图3A是图1的可穿戴式设备的壳顶部散热器的俯视图；图3B是图1的可穿戴式设备的壳顶部散热器的等距视图；图3C是图1的可穿戴式设备的壳顶部散热器的右侧视图；图3D是图1的可穿戴式设备的壳顶部散热器的正面视图；图3E是图1的可穿戴式设备的壳顶部散热器的仰视图；
图4A是图1的可穿戴式设备的壳背面导体的俯视图；图4B是图1的可穿戴式设备的壳背面导体的等距视图；图4C是图1的可穿戴式设备的壳背面导体的侧视图；图4D是图1的可穿戴式设备的壳背面导体的仰视图；
图5A是图1的可穿戴式设备的俯视图；图5B是图1的可穿戴式设备的左侧视图；图5C是图1的可穿戴式设备的仰视图；
图6示出了具有多个元件的热电设备；
图7是根据本公开内容的实施方式的热电元件的示意透视图；
图8是根据本公开内容的实施方式的、图7的热电元件的示意俯视图；
图9是根据本公开内容的实施方式的、图7和图8的热电元件的示意侧视图；
图10是根据本公开内容的实施方式的热电元件的示意透视图；
图11是根据本公开内容的实施方式的、图10的热电元件的示意俯视图；
图12是根据本公开内容的实施方式的、包括具有丝阵列的元件的热电设备的示意透视图；
图13是根据本公开内容的实施方式的、包括具有孔阵列的元件的热电设备的示意透视图；
图14是根据本公开内容的实施方式的、包括具有相对于向量V垂直定向的孔阵列的元件的热电设备的示意透视图；
图15示意性地图示了用于制造包括多个热电元件的柔性热电设备的方法；
图16示出了被编程或者以其他方式被配置用于实现本公开内容的方法和系统的计算机系统，诸如促进本公开内容的热电设备的形成；
图17示出了根据本公开内容的实施方式的可穿戴式设备的分解图；
图18A是图17的可穿戴式设备的俯视图；图18B是图17的可穿戴式设备的透视图；图18C是图17的可穿戴式设备的前视图；图18D是图17的可穿戴式设备的侧视图；
图19A是图17的可穿戴式设备的截面侧视图；图19B是图17的可穿戴式设备的前视图；
图20A是具有散热器翅片的图17的可穿戴式设备的透视图；图20B是具有散热器翅片的图17的可穿戴式设备的侧视图；图20C是不具有散热器翅片的图17的可穿戴式设备的侧视图；
图21A是根据本公开内容的实施方式的可穿戴式设备的截面侧视图；图21B是图21A中的截面图中所示出的可穿戴式设备的前视图；
图22是图21A的可穿戴式设备的透视图；
图23A是图21A的可穿戴式设备的透视图；图23B是对应于图23A的详图；
图24是图21A的可穿戴式设备的放大侧视图；
图25A是图21A的可穿戴式设备的透视图；图25B是图21A的可穿戴式设备的侧视图；
图26A是图21A的可穿戴式设备的备选实施方式的透视图；而图26B是图21A的可穿戴式设备的备选实施方式的侧视图；
图27A是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的透视图；图27B是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的后视图；图27C是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的俯视图；图27D是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的左侧视图；图27E是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的前视图；图27F是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的右侧视图；以及图27G是图1的可穿戴式设备的备选实施方式的仰视图；
图28A是示例性顶部装载可穿戴式设备的俯视图；图28B是示例性顶部装载可穿戴式设备的组件的截面图；图28C是示例性顶部装载可穿戴式设备的分解图；
图29A是顶部装载可穿戴式设备的备选实施方式的俯视图；图29B是顶部装载可穿戴式设备的备选实施方式的组件的截面图；图29C是顶部装载可穿戴式设备的备选实施方式的分解图；
图30A是顶部装载可穿戴式设备的备选实施方式的俯视图；图30B是顶部装载可穿戴式设备的备选实施方式的组件的截面图；图30C是顶部装载可穿戴式设备的备选实施方式的分解图；
图31A是示例性底部装载可穿戴式设备的俯视图；图31B是示例性底部装载可穿戴式设备的组件的截面图；图31C是示例性底部装载可穿戴式设备的分解图；
图32A是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的俯视图；图32B是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的组件的截面图；图32C是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的分解图；图32D是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的电子器件和显示器子组合件的分解图；图32E是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的壳底部子组合件的分解图；
图33A是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的俯视图；图33B是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的组件的截面图；图33C是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的完整装配的分解图；以及图33D是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的电子器件和显示器子组合件的分解图；图32E是底部装载可穿戴式设备的备选实施方式的壳底部子组合件的分解图；以及
图34A示出了作为在用户的移动电子设备上执行的应用程序的一部分的用户接口的示例；图34B示出了作为在用户的移动电子设备上执行的应用程序的一部分的用户接口的另一示例；图34C示出了作为在用户的移动电子设备上执行的应用程序的一部分的用户接口的另一示例；以及图34D示出了作为在用户的移动电子设备上执行的应用程序的一部分的用户接口的另一示例。
具体实施方式
虽然本文已经示出和描述了本发明的各个实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是以示例方式提供的。本领域技术人员可在不偏离本发明的情况下想到众多变化、改变和替换。应当理解，可以采用本文所描述的本发明实施方式的各种替代方案。
本文所使用的术语“纳米结构”一般是指具有大小小于约1微米(“百万分之一米”)的、沿着第一轴线的第一尺寸(例如，宽度)的结构。沿着与第一轴线正交的第二轴线，这样的纳米结构可具有从纳米或更小到微米、毫米或更大的第二尺寸。在一些情况下，尺寸(例如，宽度)小于约1000纳米(“nm”)、或500nm、或100nm、或50nm或者更小。纳米结构可包括形成于衬底材料中的孔。所述孔可形成具有孔阵列的网。在其他情况下，纳米结构可包括杆状结构，诸如丝、圆柱体或盒状结构。杆状结构可具有圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形、五边形、六边形、七边形、八边形或九边形，或者其他横截面。
本文所使用的术语“纳米孔”一般是指具有小于或等于约1000纳米(“nm”)、或500nm、或100nm、或50nm或者更小的宽度或直径的、被填充或未被填充的孔。填充有金属、半导体或绝缘材料的纳米孔可以称为“纳米包含物”。
本文所使用的术语“纳米丝”一般是指具有小于或等于约1000nm、或500nm、或100nm、或50nm或者更小的宽度或直径的丝或其他细长结构。
本文所使用的术语“n型”一般是指用n型掺杂物化学掺杂(“掺杂”)的材料。举例而言，可以使用磷或砷将硅掺杂成n型。
本文所使用的术语“p型”一般是指用p型掺杂物掺杂的材料。举例而言，可以使用硼或铝将硅掺杂成p型。
本文所使用的术语“金属”一般是指表现出金属性质的物质。金属材料可以包含一种或多种元素金属。
本文所使用的术语“单分散”一般是指具有彼此相似的形状、大小(例如，宽度、截面、体积)或分布(例如，最近邻间距、中心至中心间距)的特征。在一些示例中，单分散特征(例如，孔、丝)具有彼此偏离最多约20％、15％、10％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％或0.1％的形状或大小。在一些情况下，单分散特征基本上是单分散的。
本文所使用的术语“蚀刻材料”一般是指促进对相邻于该蚀刻材料的衬底(例如，半导体衬底)的蚀刻的材料。在一些示例中，在蚀刻材料暴露于氧化剂和化学蚀刻剂时，该蚀刻材料催化对衬底的蚀刻。
本文所使用的术语“蚀刻层”一般是指包含蚀刻材料的层。蚀刻材料的示例包括银、铂、铬、钼、钨、锇、铱、铑、钌、钯、铜、镍和其他金属(例如，贵金属)或者其任何组合，或者可以催化化学氧化剂的分解的任何非贵金属，举例而言，诸如铜、镍或其组合。
本文所使用的术语“蚀刻阻挡材料”一般是指阻挡或以其他方式阻碍对相邻于该蚀刻阻挡材料的衬底的蚀刻的材料。蚀刻阻挡材料可以提供相对于与蚀刻材料相关联的衬底蚀刻速率减小的、或者在一些情况下大幅减小的衬底蚀刻速率。本文所使用的术语“蚀刻阻挡层”一般是指包含蚀刻阻挡材料的层。蚀刻阻挡材料可以具有比蚀刻材料的蚀刻速率低的蚀刻速率。
本文所使用的术语“反应空间”一般是指任何适合于热电设备或热电设备的组件的形成的环境。反应空间可适合于与衬底相邻的材料膜或薄膜的沉积，或者适合于材料膜或薄膜的物理特性的测量。反应空间可以包括腔室，该腔室可以是具有多个腔室的系统中的腔室。该系统可包括多个流体分离(或隔离)的腔室。该系统可以包括多个反应空间，其中每个反应空间与另一反应空间流体分离。反应空间可适合于对衬底或相邻于衬底形成的薄膜进行测量。
本文所使用的术语“电流密度”一般是指诸如衬底的截面等截面的每单位面积的电子(或电)流。在一些示例中，电流密度是半导体衬底表面的每单位面积的电流。
本文所使用的术语“相邻”或“相邻于”包括“毗邻”、“邻接”、“与…相接触”和“接近”等。在一些情况下，相邻组件由一个或多个中间层彼此分离。所述一个或多个中间层可具有小于约10微米(“百万分之一米”)、1微米、500纳米(“nm”)、100nm、50nm、10nm、1nm、0.5nm或更小的厚度。例如，相邻于第二层的第一层可直接接触该第二层。再例如，相邻于第二层的第一层可通过至少一个第三层而与该第二层分离。
无论何时，当术语“至少”、“大于”或“大于或等于”在两个或更多个系列数值中的第一个数值之前时，术语“至少”、“大于”或“大于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，大于或等于1、2或3等同于大于或等于1、大于或等于2，或大于或等于3。
无论何时，当术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”在两个或更多个系列数值中的第一个数值之前时，术语“不大于”、“小于”或“小于或等于”适用于该系列数值中的每个数值。例如，小于或等于3、2或1等同于小于或等于3、小于或等于2或者小于或等于1。
具有热电模块的可穿戴式设备
本公开内容的另一方面提供了具有至少一个热电模块或单元的可穿戴式电子设备(例如，手表)。这样的热电模块或单元可以用来提供用于供可穿戴式电子设备使用的至少一些功率或全部功率。电子设备可以是手表，诸如智能手表。热电模块或单元可以是柔性的。
可穿戴式电子设备可以是可穿戴在用户的各个身体部分上的。例如，可穿戴式电子设备可以是可穿戴在用户的臂、手、腕、脚、踝或颈或者用户的一件衣服或穿戴的其他物体上的。可穿戴式电子设备可以是基本上防水或耐水的。在一些情况中，可穿戴式电子设备可以是耐水的但不是防水的。
可穿戴式电子设备可以包括功率管理单元，功率管理单元包括一个或多个热电设备，并且在一些情况下还包括储能设备，诸如电池。电池可以是固态电池(例如，锂离子电池)。
可穿戴式电子设备可以包括用户接口。用户接口可以是数字或模拟用户接口。用户接口可以是图形用户接口。
可穿戴式电子设备可以由一个或多个热电设备充电。一个或多个热电设备可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％或更多。可穿戴式电子设备可以由一个或多个外部或备选能源充电。可穿戴式电子设备可以由热电设备和备选能源两者充电。可穿戴式电子设备可以由热电和外部能源两者充电。外部或备选能源可以包括有线充电、感应充电、射频(RF)充电、太阳能充电以及动力充电。可以至少部分地使用直接附接于可穿戴式电子设备的功率管理单元的充电连接器对可穿戴式电子设备充电。可以至少部分地使用与功率管理单元电连通的感应单元对可穿戴式电子设备充电。感应单元可以在耦合到外部磁场时产生用于功率管理单元和/或储能设备的功率。可以至少部分地使用与功率管理单元电连通的RF充电单元对可穿戴式电子设备充电。RF充电单元可以在耦合到RF发射机时产生用于功率管理单元和/或储能设备的功率。可以至少部分地使用与功率管理单元电连通的太阳能电池对可穿戴式电子设备充电。太阳能电池可以在暴露于光时产生用于功率管理单元和/或储能设备的功率。可以至少部分地使用与功率管理单元电连通的动力发电单元对可穿戴式电子设备充电。动力发电单元可以在用户的身体运动时产生用于功率管理单元和/或储能设备的功率。
可穿戴式设备可以包括一个或多个集热单元、一个或多个热电元件以及一个或多个排热单元。一个或多个集热单元可以在用户穿戴上可穿戴式设备时邻近于其身体表面搁置，并且可以包括壳背面导体以及上身体导热板、下身体导热板以及一个或多个身体导热体节点。一个或多个热电元件可以与一个或多个集热单元热连通。一个或多个热电元件还可以与一个或多个排热单元热连通。热电元件与排热单元之间的热连通可以由热管、蒸气室、散热板或其组合提供。一个或多个排热单元可以从一个或多个热电元件排出热能，并且可以包括壳顶部散热器、顶侧散热器、底侧散热器以及一个或多个外部散热器节点。
现在将参考附图，其中相同的数字自始至终指代相同部分。将会理解，附图及其中的特征不一定按比例绘制。
图1示出了可穿戴式设备100的分解图。所示示例中的可穿戴式设备100是手表。可穿戴式设备100可以包括顶部玻璃101、显示器保持器102、电子显示器103、主印刷电路板(PCB)104、电池105、扣环106、一个或多个隔离柱107、一个或多个栓住螺母108、壳顶部散热器109、一个或多个弹簧杆110、手表按钮111、按钮弹簧112、绝缘体隔离物113、柔性印刷电路114、一个或多个热电发电器(TEG)115、振动马达(VIB)116、绝缘体环117、一个或多个美容螺丝118、壳背面导体119以及一个或多个组装螺丝120中的一个或多个。TEG 115可以是本文所述的任何热电模块或材料。
一个或多个TEG 115可以通过热传导介质与壳顶部散热器109热连通。在一些示例中，一个或多个TEG 115通过至少一个热管或蒸气室与壳顶部散热器109热连通。热管或蒸气室可以用于比大块热导体更高效地从TEG 115排出热能。
可穿戴式设备100可以耦合到用户的身体部分，诸如用户的手。在使用期间，热能可以从可穿戴式设备100的热端通过TEG 115流到可穿戴式设备100的冷端。在热能流动时，TEG 115可以产生功率，该功率可以作为电能储存在电池105中、被引导至主PCB 104并且/或者由电子显示器103使用。
主PCB 104可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)。CPU可以耦合到电子显示器103以向用户呈现诸如时间、电子邮件或通知等信息。
顶部玻璃101可以由将图像放大的材料形成，诸如透镜。手表透镜可以是透明玻璃或塑料组件，其可以粘附到壳顶部散热器109的顶部中的凹陷凹槽中。手表透镜可以覆盖该装配的顶部并保持内部组件在壳顶部的内部。使用油漆、贴花印刷、丝网、移印等，可以创造掩膜以选择性地暴露或隐藏某些内部组件。
显示器保持器102可以具有切口，切口允许显示器保持器102互补地接纳电子显示器103的外周界。还可以对显示器保持器102的外周界开凹口从而由壳顶部散热器109中的匹配键特征互补地接纳。当组装时，这可以允许显示器保持器102将电子显示器103定位并锁定于与手表透镜101的顶面平行的平面中。
电子显示器103可以具有显示图形用户接口的低功率屏幕。电子显示器103可以是电容触摸屏或电阻触摸屏。作为备选方案，电子显示器103可以是被动式显示器。
主印刷电路板(PCB)104可以包括功率管理、感测、显示、按钮输入、诊断和/或振动输出所需的电组件、布线以及固件中的一个或多个。主PCB 104可以包括机载储能设备。
电池105可以为电系统提供能量储存。可以用由TEG 115产生的电能对电池105充电。可以由外部电源(诸如来自电力网的电能)对电池105充电。
扣环106可以是坐设在手表按钮中的凹槽中的E样式外侧安装环。扣环106可以将手表按钮111紧固到壳顶部。
可以使用一个或多个隔离柱107作为用以使主PCB 104不接近手表主体件的隔离物。这些隔离柱107的顶部边缘还可以支撑电子显示器的底部，从而在电子显示器103、主PCB 104与壳顶部之间保持指定的间隔。在所图示的示例中，存在四个隔离柱107，但是可以使用其他数目的隔离柱。
一个或多个栓住螺母108可以凹陷在壳顶部散热器中。栓住螺母108可以包括允许将组装螺丝120螺定到位的插入件。在所图示的示例中，存在四个栓住螺母108，但是可以使用其他数目的栓住螺母。
壳顶部散热器109可以包括暴露于环境空气的高传导性主体。可以将具有光滑且扁平的底面的热接触平面压抵TEG 115的“冷端”。这一热接触平面在TEG的“冷端”与环境空气之间创造了热通路。壳顶部可以充当散热器，从而使环境空气与TEG的“冷端”之间的温度梯度最小化。外部脊状物和凹槽特征增大了暴露的表面面积，这改善了到空气的热传递。壳顶部还可以保持电子显示器103、主PCB 104、电池105和手表透镜中的一个或多个。壳顶部可以包括凸耳，凸耳允许经由弹簧杆110来附接手表条带。凸耳可以与排热单元热连通。凸耳可以散热。备选地或另外地，凸耳可以不散热。壳顶部可以包括用于对手表按钮111进行定位和引导的特征。壳顶部可以由具有高导热系数的材料(诸如铝或铜合金)生产。
可以使用一个或多个弹簧杆110来将不同的手表带附接到该装配和从其拆卸。在所图示的示例中，存在两个弹簧杆110，但是可以使用其他数目的弹簧杆。
手表按钮111可以将来自用户的推按输入传递到主PCB 104上的边缘安装SMT开关中。压下手表按钮111使按钮弹簧112压缩。手表按钮111可以是接口元件，接口元件由具有高导热系数的材料(诸如铝或铜合金)生产。手表按钮111可以用于菜单导航、用户接口操纵以及功率循环中的一个或多个。
按钮弹簧112可以充当预负荷，预负荷保持手表按钮111伸展且不与主PCB 104上的开关直接接触，从而使用户对可穿戴式设备的意外按压最小化。可以将按钮弹簧112在手表按钮111与壳顶部散热器109之间保持就位。
绝缘体隔离物113可以填充在该装配中TEG 115、电池105及其他暴露的导线或电子组件中的一个或多个的周围的其他空隙中。绝缘体隔离物113可以由可压缩氨基甲酸乙酯泡沫材料制成。绝缘体隔离物113可以帮助壳背面导体119与壳顶部散热器109之间的绝缘。绝缘体隔离物113还可以用于使TEG布线、振动马达布线以及TEG/VIB柔性印刷电路(FPC)114中的一个或多个的振动或移动最小化。
TEG/VIB FPC 114可以允许将TEG 115和振动马达116电连接至主PCB 104。
一个或多个TEG 115可以是将两个相对的表面之间的温度梯度转换成电能的固态器件。可以将两个相对的表面称为“冷端”和“热端”。冷端可以处于比热端更低的温度下。在可穿戴式设备中，TEG 115的冷端可以包括壳顶部散热器109。TEG 115的热端可以包括壳背面导体119。
振动马达116可以经由传递至壳背面导体119的振动来提供触觉反馈和用户通知。
绝缘体环117可以挡住壳背面，并将来自组装螺丝120的夹持负荷通过壳背面传递至TEG 115中。绝缘体环117可以由热导率低的塑料材料制成。绝缘体环117还可以将壳背面导体119与壳顶部散热器109分离。绝缘体环117可以具有的热导率低，使得绝缘体环创造了从壳背面导体119到壳顶部散热器109的不良热通路。这一绝缘效果使跨TEG115的热端与冷端所创造的温度梯度最大化。
一个或多个美容螺丝118可以由与组装螺丝120相同的材料和相同的螺丝类型制成。可以通过壳背面导体119将美容螺丝118紧固到位。可以在适当位置添加美容螺丝118以在手表装配的底部上创造在审美方面令人喜爱的圆形螺栓图案。在所图示的示例中，存在四个美容螺丝118，但是可以使用其他数目的美容螺丝。
壳背面导体119可以包括高传导性主体，其一侧可以暴露于用户的身体(例如，手腕)和/或相对侧与TEG 115直接接触。壳背面可以创造热通路，热通路从用户的身体向一个或多个TEG 115中的每一个的“热端”传导热。无论壳背面在哪里未与TEG表面或空气接触，壳背面主体都与壳顶部绝缘。壳背面导体119可以由具有高导热系数的材料(诸如铝或铜合金)生产。
一个或多个组装螺丝120可以将手表壳体拉在一起。当螺入栓住螺母108中时，组装螺丝头可以拉动绝缘体环117抵靠着壳背面导体119，这进而可以推动TEG 115抵靠着壳顶部散热器109。组装螺丝120确保TEG 115的“热端”和“冷端”分别压抵壳背面和壳顶部。在所图示的示例中，存在四个组装螺丝120，但是可以使用其他数目的组装螺丝。
图2示出了图1的可穿戴式设备的剖视图。可穿戴式设备可以包括壳背面导体201、一个或多个热电发电器(TEG)202、壳顶部散热器203、电池204、绝缘体环205、手表透镜206以及主PCB 207中的一个或多个。
在可穿戴式设备的操作期间，壳背面导体201可以从用户的身体(例如，手腕)向TEG 202的“热端”(其可以是底侧)高效地吸取身体热量。可以将TEG的“冷端”(其可以是顶侧)连接到壳顶部散热器203，壳顶部散热器203可以从TEG向环境空气高效地散热。TEG可以使用跨其“热端”与“冷端”的这一温度梯度来产生电能。可以将这一电能储存在电池204中。绝缘体环205可以创造从壳背面导体到壳顶部散热器的不良热通路，从而使跨TEG的“热端”与“冷端”的温度梯度最大化。手表透镜206可以将可穿戴式设备的内部组件保持在壳顶部的内侧。主PCB 207可以包括用于功率管理、感测、显示、按钮输入、诊断和/或振动输出的电组件、布线以及固件。
图3A-图3E示出了图1的可穿戴式设备的壳顶部散热器的各个视图。图3A是可穿戴式设备的壳顶部散热器的俯视图。图3B是可穿戴式设备的壳顶部散热器的透视图。图3C是可穿戴式设备的壳顶部散热器的右侧视图。图3D是可穿戴式设备的壳顶部散热器的正面视图。图3E是可穿戴式设备的壳顶部散热器的仰视图。可穿戴式设备的壳顶部散热器可以包括切口301、按钮轴承302、热接触平面303、一组脊状物和凹槽304以及接触表面305中的一个或多个。
热接触平面303(在图3B中示出)可以是坐设在TEG之上且可以在TEG的“冷端”和与环境空气接触的暴露表面区域之间创造热通路的材料。热接触平面可以包含切口301(在图3A中示出)，切口301可以是允许较厚的组件凹陷于热接触平面之下的通孔切口。接触表面305(在图3E中示出)可以是平坦且光滑的接触区域，其允许壳顶部散热器与TEG的“冷端”之间的良好热接触。可以用导热膏、衬垫或环氧树脂来包覆这一表面以增强TEG表面接触的质量。该组脊状物和凹槽304(在图3D中示出)可以包括增加手表壳的暴露表面面积的特征，从而增加到环境空气的总体热传递。按钮轴承302(在图3C中示出)可以充当用于手表按钮的支承表面和引导件。
图4A-图4D示出了图1的可穿戴式设备的壳背面导体的各个视图。图4A是可穿戴式设备的壳背面导体的俯视图。图4B是可穿戴式设备的壳背面导体的透视图。图4C是可穿戴式设备的壳背面导体的侧视图。图4D是可穿戴式设备的壳背面导体的仰视图。可穿戴式设备的壳背面导体可以包括TEG接触表面401、振动马达凹部402以及一个或多个耳片403中的一个或多个。
TEG接触表面401(在图4B中示出)可以是平坦且光滑的接触区域，其可以允许壳背面与TEG的“热端”之间的良好热接触。可以用导热膏、衬垫或环氧树脂来包覆这一表面以增强TEG表面接触的质量。振动马达凹部402(在图4A中示出)可以是其中安装有振动马达的凹穴，使得可以将振动马达放置成尽可能接近于可穿戴式设备的用户的身体(例如，手腕)。一个或多个耳片403(在图4C-图4D中示出)可以与绝缘体环相接。可以将一个或多个组装螺丝向下上紧，从而促使壳背面将TEG抵靠着壳顶部散热器夹持。在所图示的示例中，存在两个耳片，但是可以使用其他数目的耳片。
图5A-图5C示出了图1的可穿戴式设备的各个视图。图5A是可穿戴式设备的俯视图。图5B是可穿戴式设备的左侧视图。图5C是可穿戴式设备的仰视图。
可穿戴式设备可以包括手表带501。手表带501可以确保可穿戴式设备的用户可以将手表条带舒适地上紧，使得可穿戴式设备的壳背面导体紧固地压抵其身体(例如，手腕)。壳背面导体与用户的身体(例如，手腕)之间的紧密热连接可以在壳背面导体中确保用于由TEG进行的电功率生成的充分温度梯度。手表带可以由柔性材料(诸如硅酮或TPE)制成，具有带有离散的调整点的常规搭扣，以允许舒适地上紧手表条带。
手表带501可以包括卡扣502和一个或多个条带中的一个或多个。一个或多个条带可以包括顶部条带504和底部条带505，其可以缠绕在可穿戴式设备的用户的身体(例如，手腕)任一侧的周围以实现牢固的穿戴。顶部条带可以在末端处具有卡扣。底部条带可以具有一排的多个孔。卡扣可以用来将可穿戴式设备的一个或多个条带固定在用户的身体(例如，手腕)周围。卡扣可以针对用户的身体的大小进行调整以实现舒适且牢固的穿戴。
图5A另外示出了可穿戴式设备的壳顶部散热器。图5B另外示出了可穿戴式设备的脊状物和凹槽。图5C另外示出了可穿戴式设备的壳背面导体。
可穿戴式设备可以包括至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、50、100、500或1000个或更多个热电发电器。每个热电发电器可以包括多个热电元件。在本文别处提供了热电元件的示例。
可穿戴式设备的一个或多个热电发电器可以单独地或共同地在至少约1毫伏(mV)、2mV、3mV、4mV、5mV、10mV、20mV、30mV、40mV、50mV、100mV、200mV、300mV、400mV、500mV、1伏(V)、2V、3V、4V、5V或10V的电压下，在一些情况下从约10mV至10V的电压下提供至少约1微瓦(μW)、10μW、100μW、1毫瓦(mW)、10mW、20mW、30mW、40mW、50mW、100mW或1瓦(W)，在一些情况下从1μW至10mW的输出功率。在一些情况下，可以使用DC-DC转换器和相关联的功率管理电路将较低电压转换成至少约1V、2、V、2.1V、2.2V、2.3V、2.35V、2.4V、2.45V、2.5V、3V、3.1V、3.2V、3.3V、3.4V、3.5V、3.6V、3.7V、3.8V、3.9V、4V、4.1V、4.2V、4.3V、4.4V、4.5V或5.0V，并且可以用来直接地对电路供电或者对诸如电池等储能单元进行涓流充电。还可以在装置中包括诸如电池等辅助功率供应器以在间歇性身体接触、功率输出减少或功率消耗增加的时候提供备用功率。
图17示出了可穿戴式设备1700的另一示例。可穿戴式设备包括顶部壳体1701和底部壳体1702。顶部壳体1701可以包围上部的TEG1711，并且充当上身体导热板1709和顶侧散热器1710所附接到的机壳。顶部壳体1701可以机械地接合到弹簧带1704。该壳体可以跨用户身体任一部位(例如，手腕)的背侧或顶侧坐设。电子器件(包括处理电路、传感器、能量采收和储存电路、用户接口元件或通信系统的元件)可以位于该壳体内部。底部壳体1702可以包围下部的TEG 1712，并且充当下身体导热板1707和底侧散热器1708所附接到的机壳。底部壳体1702可以机械地接合到弹簧带1704。该壳体可以跨用户身体任一部位(例如，手腕)的手掌侧或底侧坐设。类似于顶部壳体1701，还可以将各种电子器件定位并安装在该壳体内部。
可穿戴式设备1700还可以包括柔性电路1703，诸如柔性印刷电路或柔性扁平线缆等。柔性电路1703可以将顶部壳体1701中(例如，位于用户手腕的手掌侧上)的组件电连接至底部壳体1702中(例如，位于用户手腕的远侧上)的那些组件。还可以在各种位置处将附加的TEG、传感器或电路元件连接至柔性电路1703，从而允许组件定位于弹簧带1704内部(即，其可以接触用户的身体的地方)。弹簧带1704可以充当顶部壳体1701中(例如，位于用户手腕的手掌侧上)的组件与底部壳体1702中(例如，位于用户手腕的远侧上)的那些组件之间的机械连接。此板簧状结构可以弯曲打开以允许用户将设备置于其身体(例如，手腕)上。此柔性还可以允许不同大小的用户(例如，具有不同手腕大小的用户)使用同一产品。还可以制造不同大小的弹簧带1704和柔性电路1703以覆盖更大的用户大小(例如，用户腕厚)的变化。弹簧带可以在手腕的顶侧和底侧上保持轻微的压缩，从而确保身体导热板1707和1709的表面与用户的皮肤进行良好的热接触。在一些情况下，可穿戴式设备1700还包括为电系统提供储能的电池1705和主PCB 1706，主PCB 1706包括用于功率管理、感测、显示、用户输入、诊断以及接口输出电组件、布线以及固件。
在一些情况下，下身体导热板1707包括高度传导性主体，其一侧暴露于用户的身体(例如，手腕)而相对侧与TEG直接接触。身体导热板可以创建从用户的身体向每个TEG的“热端”传导热的热通路。无论导体板在哪里未与TEG表面或空气相接触，导体板都可以与相对的散热器1708绝缘。下身体导热板1707可以由具有高导热系数的材料(诸如铝或铜合金)生产。在一些情况下，可以将要与用户的身体(例如，手腕)接触的表面形成为圆顶或波状轮廓(contoured)形状，以便优化暴露表面与用户的皮肤之间的热接触区域。上身体导热板1709可以允许有通过附加的一组TEG的第二热通路。在一些情况下，可以将可穿戴式设备1700的设计进一步分段，围绕着用户的身体(例如，手腕)的周界添加附加的皮肤接触点和热通路。
底侧散热器1708可以包括暴露于环境空气的高传导性主体。可以将具有光滑且平坦的底面的热接触平面压抵TEG的“冷端”(在其之间有或者没有热膏)。热接触平面可以在TEG“冷端”与环境空气之间创造热通路。在这一配置中，底侧散热器1708用于使环境空气与TEG“冷端”之间的温度梯度最小化。顶侧散热器1710可以完成用于在该装配的顶侧上的TEG的、到环境空气的热通路。
图18A-图18D示出了可穿戴式设备1700的各个视图。图18A是可穿戴式设备的俯视图。图18B是可穿戴式设备的透视图。图18C是可穿戴式设备的前视图。图18D是可穿戴式设备的侧视图。
图19A是可穿戴式设备1700的剖面A-A(图19B)处的截面侧视图。如图19A中所示，可穿戴式设备可以包括顶部壳体1701、底部壳体1702、柔性电路1703、弹簧带1704、电池1706、PCB 1706、底侧和顶侧散热器1708和1710、下导热板和上导热板1707和1709以及TEG1711和1712。TEG可以是将两个相对的表面之间的温度梯度转换成电能的固态器件。每个设备可以包括一个或多个TEG，例如约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、14、16、18或20个或更多个TEG。可以对暴露于环境空气的散热器的表面面积重新设定大小、重新塑形以及进一步修改以便在热经由对流和/或辐射传递至周围环境时降低热阻。例如，可以使用诸如凹槽、翅片以及销(图20A和图20B)等特征来增加暴露的表面面积并增加对流热损耗，并且可以使用彩色涂饰来使辐射最大化。在一些情况下，散热器由实心块制成，即没有热翅片(图20C)。
图21A是剖面B-B(图21B)处的截面侧视图，并且示出了可穿戴式设备2100的另一示例。可穿戴式设备2100包括可穿戴式模块2110、一个或多个铰链/弹簧杆2120、条带壳体2130、柔性电路2140、一个或多个身体导热体节点2150、一个或多个TEG 2160以及一个或多个外部散热器节点2170。
可穿戴式模块2110可以采取腕表、健身跟踪器或者可以充当用于用户交互的焦点的其他设备的形式。可穿戴式模块2110可以容纳附加的电子器件，诸如处理电路、一个或多个无线模块、功率管理电路、一个或多个电池、一个或多个显示器、一个或多个振动马达等。
铰链/弹簧杆2120可以充当条带壳体2130与可穿戴式模块之间的附接点。在本示例中，条带壳体在一侧(右侧)系于弹簧杆周围(即，可自由地旋转)。此外，在本示例中，条带壳体2130缠绕在第二铰链/弹簧杆周围以允许用户以一定程度的可调整性穿上/脱去可穿戴式设备2100。
条带壳体2130可以充当用于每个导体节点2150、TEG 2160以及外部散热器节点2170热回路装配的机壳。条带壳体还可以包围允许将每个TEG 2160彼此电连接并且电连接至可穿戴式模块2110的柔性电路2140或类似布线。条带壳体2130可以充当穿上/脱去可穿戴式设备2100的方法，并且可以包括卡扣或其他允许针对不同大小的用户(例如，具有不同手腕大小的用户)有一定程度的可调整性的附接方法。条带壳体2130可以由耐用但柔性的材料(诸如织物、皮革、TPU、TPE、硅酮等)制成。在本示例中，采用“Milanese”环保持方法，其中将条带壳体的一端围绕着可穿戴式模块的固定铰链点环绕并在其自身上重叠两圈。继而可以用磁体、Velcro、扣件等(未示出)将条带壳体的自由端固定就位。
柔性电路2140(其可以采取柔性印刷电路、柔性扁平线缆等形式)可以将可穿戴式模块2110中的组件(其例如可以位于用户手腕的手背侧上)电连接至条带壳体2130中的那些组件(其例如可以位于用户手腕的手掌侧上)。可以在各种位置处将TEG、传感器或电路元件连接至柔性电路2140，从而允许将各组件邻近于用户的身体定位(例如，在用户手腕的圆周周围)。柔性电路2140可以通过板安装连接器、焊接接头、悬空引线、弹簧销、接触衬垫等(未示出)连接至可穿戴式模块2110。
每个身体导热体节点2150可以包括高度传导性主体，高度传导性主体可以在一侧暴露于用户的身体(例如，手腕)，而在相对侧与TEG2160直接接触。身体导热体节点2150可以创造可以从用户的身体向每个TEG 2160的“热端”传导热的热通路。无论在哪里身体导热体节点未与TEG表面或空气相接触，身体导热体节点都可以与相对的外部散热器节点2170绝缘。每个身体导热体节点2150可以由具有高导热系数的材料(诸如铝或铜合金)生产。可以将意图与用户的身体(例如，手腕)接触的每个身体导热体节点2150的表面形成为圆顶或波状轮廓形状，以便优化暴露表面与用户的皮肤之间的热接触区域和舒适感。在所图示的示例中，存在七个身体导热体节点1250，其可以在各种位置处接触用户的身体(例如，手腕)，但是可以使用其他数目的身体导热体节点。
如本文所述，一个或多个TEG 2160是固态器件，其将两个相对的表面之间的温度梯度转换成电能。可以将这两个相对的表面称为“冷端”和“热端”。可以将一个或多个TEG2160夹设于“热端”上的一个或多个身体导热体节点2150与“冷端”上的一个或多个外部散热器节点2170之间。在此所图示的示例中，存在七个TEG 2160夹设于身体导热体节点2150与外部散热器节点2170之间并位于沿着条带壳体2130的各种位置处(例如，位于用户手腕的周界周围的各种位置处)。围绕着用户的身体(例如，手腕)的周界放置TEG电路的优点是可以将一个或多个TEG 2160放置在例如手腕的下面处，在那里存在皮肤温度升高的可能性并因此增大跨每个TEG的温度梯度(即，增大用户的皮肤、身体导热体模式、TEG、外部散热器节点与环境空气之间的温度梯度)的可能性。
每个外部散热器节点2170可以包括可以暴露于环境空气的高度传导性主体。此外，每个外部散热器节点2170可以包括具有光滑且平坦的底面的热接触平面，其可以压抵每个TEG 2160的“冷端”(在其之间有或没有热膏或其他传导性材料)。这一热接触平面可以在TEG“冷端”与环境空气之间创造热通路。在这一配置中，每个外部散热器节点2170可以用于使环境空气与TEG“冷端”之间的温度梯度最小化。可以对暴露于环境空气的每个外部散热器节点2170的表面面积重新设定大小、重新塑形和/或进一步修改以便在热经由对流和/或辐射传递至周围环境时降低热阻。例如，可以使用诸如凹槽、翅片以及销等特征来增大每个外部散热器节点2170的暴露表面面积以增大对流热损耗。此外，可以使用各种涂饰来使经由辐射从每个外部散热器节点2170到周围环境的热传递最大化。
图22示出了没有条带壳体2130的、图21A的可穿戴式设备2100的透视图。如所示，可穿戴式模块2210可以包括显示器2180。显示器2180可以由将图像放大的材料(诸如透镜)形成。显示器可以是透明玻璃或塑料组件，其可以被粘附到可穿戴式模块2210的顶部中的凹陷凹槽中。显示器可以覆盖可穿戴式模块2210并将内部组件保持在可穿戴式模块的内部。使用油漆、贴花印刷、丝网、移印等，可以创造掩膜以选择性地暴露或隐藏某些内部组件。显示器2180可以是电子显示器。显示器2180可以是显示图形用户接口的低功率屏幕。显示器2180可以是电容触摸屏或电阻触摸屏。作为备选方案，显示器2180可以是被动式显示器。
图23A是图21A的可穿戴式设备的透视图。图23B是对应于图23A的细节C的详图。在图23B中提供了身体导热体节点2150、TEG2160以及外部散热器节点2170的示例性布置。如所示且如本文所述，身体导热体节点2150定位成以使得在由用户穿上可穿戴式设备2100时与用户的皮肤相接触。为了用户舒适，身体导热体节点2150可以包括磨圆的削边(如所示)、削边、斜边或者可以促进用户舒适的任何边缘配置。
图24是图21A的可穿戴式设备的扩大侧视图，其示出了身体导热体节点2150、TEG2160以及外部散热器节点2170沿着柔性电路2140的示例布置。
图25A是图21A的可穿戴式设备的透视图。图25B是图21A的可穿戴式设备的侧视图。如本文所述，身体导热体节点2170可以包括诸如凹槽、翅片(未示出)以及销等特征以增大暴露的表面面积并增大对流热损耗。
图26A是图21A的可穿戴式设备的备选实施方式的透视图。图26B是图21A的可穿戴式设备的备选实施方式的侧视图。如该备选实施方式中所示，身体导热体节点2170可以由传导性材料的实心块制成(即，没有翅片)。
使用和制造具有热电模块的可穿戴式设备的方法
本公开内容的另一方面提供了用于使用具有至少一个热电模块或单元的可穿戴式电子设备(例如，手表)的方法。可穿戴式电子设备可以包括具有用户接口和功率管理单元的电子显示器。功率管理单元可以与电子显示器耦合或集成。功率管理单元可以包括电连通的储能设备和热电设备。热电设备可以包括集热单元、一个或多个热电元件以及排热单元。集热单元可以与热电元件热连通。热电元件可以与排热单元热连通。使用可穿戴式电子设备可以包括激活可穿戴式电子设备。使用可穿戴式电子设备可以包括使用热电设备来产生功率。可以通过热从集热单元、跨热电元件并到排热单元的流动来产生功率。产生的功率可以用来对电子显示器供电。可以将产生的功率的一部分储存在储能设备中。
激活可穿戴式设备可以包括将可穿戴式设备的集热单元邻近于热源安置。热源可以是用户的身体表面。将可穿戴式设备的集热单元邻近于热源安置可以发起功率的产生。激活可穿戴式电子设备可以包括压下按钮以在物理上激活可穿戴式设备。按钮可以是单个按钮或多个按钮。所述按钮可以包括以物理方式致动按钮的按钮弹簧。压下按钮可以将来自用户的输入传递至可穿戴式电子设备的PCB板以激活该可穿戴式电子设备。可穿戴式电子设备的激活可以包括用户接口的激活。用户接口可以包括触摸屏。触摸屏可以是电容触摸屏。触摸屏可以是电阻触摸屏。向用户接口施加压力或接触可以将来自用户的输入传递至可穿戴式电子设备的PCB板以激活该可穿戴式电子设备。
可穿戴式电子设备可以包括智能手表、健身跟踪器、便携式电子设备或其任何组合。在一个示例中，可穿戴式电子设备是手表。手表可以是基本上防水或耐水的。在一些情况下，手表可以是耐水的但不是防水的。手表可以包括用户接口。用户接口可以使得用户能够访问手表的不同功能。可以由按钮来致动用户接口。可以通过触摸屏的使用来致动用户接口。可以通过按钮和触摸屏的使用两者来致动用户接口。触摸屏可以是电容触摸屏。触摸屏可以是电阻触摸屏。
除热电设备之外，手表还可以包括与功率管理单元电连通的一个或多个发电单元。发电单元可以包括太阳能电池、电感耦合单元、RF耦合单元以及动力发电单元。手表可以包括一个或多个太阳能电池。可以将太阳能电池集成在手表的主体或手表的带中。太阳能电池可以在暴露于光期间产生功率。手表可以具有集成到手表的主体和/或带中的至少约1、2、3、4、5、6、8、10、15、20或更多个太阳能电池。可以将电感耦合单元集成到手表的功率管理单元中。电感耦合单元可以以电感方式产生功率。可以将RF耦合单元集成到手表的功率管理单元中。RF耦合单元可以从RF波产生功率。可以将动力发电单元集成到手表的功率管理单元中。动力发电单元可以通过用户身体的运动来产生功率。
图27A-图27G是作为手表的可穿戴式电子设备的图示。图27A是示例手表和带的透视图。图27B是示例手表和带的后视图。图27C是示例手表和带的俯视图。图27D是示例手表和带的左侧视图。图27E是示例手表和带的前视图。图27F是示例手表和带的右侧视图。图27G是示例手表和带的仰视图。手表的集热单元可以包括手表背面。可以由手表带抵靠用户的皮肤来保持手表背面。手表背面可以收集用户的热并将热引导至热电单元中。手表的外壳可以包括壳顶部散热器。壳顶部散热器可以是排热单元的一部分。壳顶部散热器可以从热电元件吸取热并将热从可穿戴式设备排出。在一个示例中，壳顶部散热器可以在可穿戴式设备的顶面和底面处包括通风孔。在一些情况下，可穿戴式设备可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15或20个通风孔。一个或多个通风孔可以具有各种形状和/或大小。一个或多个通风孔可以各自为圆形的、三角形的、正方形的、矩形的或部分形状或者其组合。一个或多个通风孔可以位于可穿戴式设备主体的各个位置处，诸如顶部、底部、左侧、右侧、背面或正面。一个或多个通风孔可以容许热能向或从可穿戴式设备的内部的流动，这可以容许热传递。
图28A-图28C示出了作为手表的可穿戴式电子设备的备选实施方式。图28A是手表的面的视图。手表的面可以包括美容标度盘、紧固螺丝、凸耳以及按钮和旋钮。图28B示出了手表的中心的截面图。手表的中心由图28A中的线A-A限定。手表可以包括顶部玻璃101、密封座圈2810、壳顶部导体109、绝缘体环117、TEG 115以及壳背面导体119。图28C是手表的组件的分解图。手表可以包括顶部玻璃101、紧固螺丝120、玻璃密封垫圈2820、密封座圈2810、壳顶部导热体109、美容标度盘2830、电子显示器103、绝缘体隔离物113、PCB 104、按钮FPC组合件2840、具有凸耳的绝缘体环2860、O形环2850、TEG 115以及壳背面导体119。壳顶部可以是单件式壳顶部。单件式壳顶部可以包括壳顶部导体。凸耳可以附接于绝缘体环。凸耳可以不从排热单元散热。
本公开内容的另一方面提供了用于制造具有至少一个热电模块或单元的可穿戴式电子设备(例如，手表)的方法。所述方法可以包括将电子显示器与用户接口和功率管理单元组装以产生可穿戴式电子设备。功率管理单元可以与电子显示器可操作地耦合。功率管理单元可以包括储能设备和与储能设备电连通的热电设备。热电设备可以包括集热单元、热电元件以及排热单元。集热单元可以与热电元件热连通。热电元件可以与排热单元热连通。在可穿戴式电子设备的使用期间，热电单元可以在热能从集热单元跨热电元件流动到排热单元时产生功率。产生的功率可以用来对电子显示器和用户接口供电。可以将功率的一部分储存在储能设备中。
可穿戴式电子设备可以是手表。手表可以包括壳，该壳包含电子显示器和功率管理单元。所述壳可以由多个组件组装而成。电子显示器可以邻近于手表壳的顶部安置。手表壳的顶部可以包括透明材料，并且电子显示器可以是通过手表壳的顶部可见的。可以从顶侧、底侧或两侧将手表的组件组装到手表壳中。
图29A-图29C示出了从外壳的顶侧组装的示例手表。图29a是手表的面的视图。手表的面可以包括美容标度盘、紧固螺丝、凸耳以及按钮和旋钮。图29B示出了手表的中心的截面图。手表的中心由图29A的线A-A限定。手表的顶面可以包括顶部玻璃101和密封座圈2810。手表的中心部分可以包括壳顶部导热体109。手表的底部部分(其可以是与用户的身体表面接触的部分)可以包括绝缘体环117、一个或多个TEG115以及壳背面导体119。图29C是从壳的顶侧组装的示例手表的各组件的分解图。组件可以包括顶部玻璃101、玻璃密封垫圈2820、紧固螺丝120、密封座圈2810、O形环2850、美容标度盘2830、电子器件和显示器子组合件2910、柔性印刷电路114、壳顶部导体109、O形环2850、具有凸耳的绝缘体环2860、TEG115以及壳背面导体119。壳背面导体119可以从用户的身体表面收集热。可以跨TEG 115将热引导至排热单元。排热单元可以是壳顶部导体109。壳顶部导体109可以包括传导性翅片以增加散热。备选地或另外地，壳顶部导体109可以包括通风孔以增加散热。凸耳可以位于绝缘体环2860上。凸耳可以不帮助散热。可以将壳在顶侧和底侧处密封。可以由密封垫圈2820和密封座圈2810将壳在顶侧处密封。密封的壳可以允许手表抵抗来自水及其他液体的损坏。密封的壳可以是基本上防水或耐水的。在一些情况下，密封的壳可以是耐水而不防水的。
图30A-图30C示出了从壳的顶侧组装的备选示例手表。图30A是手表的面的视图。手表的面可以包括美容标度盘、紧固螺丝、凸耳以及按钮和旋钮。图30B示出了手表的中心的截面图。手表的中心由图30A的线A-A限定。手表的顶面可以包括顶部玻璃101和密封座圈2810。手表的中心部分可以包括壳顶部导热体109。手表的底部部分(其可以是与用户的身体表面接触的部分)可以包括绝缘体环117、一个或多个TEG 115以及壳背面导体119。图30C是从壳的顶侧组装的备选示例手表的各组件的分解图。组件可以包括顶部玻璃101、玻璃密封垫圈2820、紧固螺丝120、密封座圈2810、O形环2850、美容标度盘2830、电子器件和显示器子组合件2910、柔性印刷电路114、具有凸耳的壳顶部导体3010、绝缘体环117以及壳背面导体119。壳背面导体119可以从用户的身体表面收集热。可以跨TEG 115将热引导至排热单元。排热单元可以是壳顶部导体3010。壳顶部导体3010可以包括传导性翅片和凸耳以增加散热。备选地或另外地，壳顶部导体3010可以包括通风孔以增加散热。凸耳可以帮助散热。可以将壳在顶侧和底侧处密封。可以用密封垫圈2820和密封座圈2810将壳在顶侧处密封。密封的壳可以允许手表抵抗来自水及其他液体的损坏。密封的壳可以是基本上防水或耐水的。
图31A-图31C示出了从壳的底侧组装的示例手表。图31A是手表的面的视图。手表的面可以包括美容标度盘、美容螺丝、凸耳以及按钮和旋钮。图31B示出了手表的中心的截面图。手表的中心由图31A的线A-A限定。手表的顶面可以包括顶部玻璃101，并且手表的中心部分可以包括壳顶部导热体109。手表的底部部分(其可以是与用户的身体表面接触的部分)可以包括散热板3110、一个或多个TEG 115以及壳背面导体119。图31C是从壳的底侧组装的示例手表的各组件的分解图。组件可以包括顶部玻璃101、玻璃密封垫圈2820、美容螺丝118、电子器件和显示器子组合件2910、柔性印刷电路114、壳顶部导体109、散热板3110、紧固螺丝120、O形环2850、具有凸耳的绝缘体环2860、TEG 115以及壳背面导体119。壳背面导体119可以从用户的身体表面收集热。可以跨TEG 115将热引导至排热单元。排热单元可以是壳顶部导体109。壳顶部导体109可以包括传导性翅片以增加散热。备选地或另外地，壳顶部导体109可以包括通风孔以增加散热。凸耳可以安置于绝缘体环2860上。凸耳可以不帮助散热。可以将壳在顶侧和底侧处密封。可以用O形环2850和紧固螺丝120将壳在底侧处密封。从底侧组装的手表可以使得手表能够比从顶侧组装的手表更能抵抗来自水和液体的损坏。密封的壳可以是基本上防水或耐水的。
图32A-图32E示出了从壳的底侧组装且在底部子组合件中包括单独螺纹的备选示例手表。图32A是手表的面的视图。手表的面可以包括美容标度盘、美容螺丝、凸耳以及按钮和旋钮。图32B示出了手表的中心的截面图。手表的中心由图32A中的线A-A限定。手表的顶面可以包括顶部玻璃101，并且手表的中心部分可以包括有螺纹的壳顶部导体3210。手表的底部部分(其可以是与用户的身体表面接触的部分)可以包括有螺纹的散热板3220、具有凸耳的绝缘体环2860、一个或多个TEG115以及壳背面导体119。图32C是从壳的底侧组装的备选示例手表的组件的分解图。组件可以包括顶部玻璃101、玻璃密封垫圈2820、美容螺丝118、有螺纹的壳顶部导体3210、美容标度盘2830、电子器件和显示器子组合件2910、具有凸耳的绝缘体环2860以及有螺纹的壳底部子组合件3230。有螺纹的壳底部子组合件3230可以包括集热单元和热电元件。绝缘体环2860可以包括凸耳。凸耳可以不帮助散热。
图32D是用于从壳的底侧组装的手表的电子和显示器子组合件2910的分解图。组件可以包括主PCB 104、FPC 114、显示器保持器102、电子显示器103以及光导3320。
图32E是用于从壳的底侧组装的手表的示例有螺纹的壳底部子组合件3230的分解图。组件可以包括紧固螺丝120、柔性印刷电路114、绝缘体隔离物113、有螺纹的散热板3210、TEG 115、O形环2850、绝缘体环117以及壳背面导体119。有螺纹的壳底部子组合件3230可以与来自有螺纹的壳顶部导体3210的螺纹配合。来自有螺纹的壳底部子组合件3230的螺纹可以帮助散热。将有螺纹的壳底部子组合件3230螺入有螺纹的壳顶部导体3210中可以将手表密封。手表可以抵抗来自水及其他液体的损坏。手表可以是基本上防水或耐水的。
图33A-图33E示出了从壳的底侧组装且包括单独的扣合底部子组合件的备选示例手表。图33A是手表的面的视图。手表的面可以包括美容标度盘、美容螺丝、凸耳以及按钮和旋钮。图33B示出了手表的中心的截面图。手表的中心由图33A中的线A-A限定。手表的顶面可以包括顶部玻璃101，并且手表的中心部分可以包括扣合壳顶部导体3310。手表的底部部分(其可以是与用户的身体表面接触的部分)可以包括具有凸耳的扣合散热板3220、绝缘体环117、一个或多个TEG 115以及壳背面导体119。图33C是从壳的底侧组装的备选示例手表的组件的分解图。组件可以包括美容螺丝118、顶部玻璃101、玻璃密封垫圈2820、扣合壳顶部导体3310、美容标度盘2830、电子器件和显示器子组合件2910、O形环2850以及扣合壳底部子组合件3330。扣合壳底部子组合件3330可以包括集热单元和热电元件。扣合壳底部子组合件3330可以另外包括凸耳。凸耳可以帮助散热。
图32D是用于从壳的底侧组装的手表的电子和显示器子组合件2910的分解图。组件可以包括主PCB 104、FPC 114、显示器保持器102、电子显示器103以及光导3320。
图32E是用于从壳的底侧组装的手表的示例扣合壳底部子组合件3330的分解图。组件可以包括紧固螺丝120、柔性印刷电路114、绝缘体隔离物113、扣合散热板3310、TEG115、O形环2850、绝缘体环117以及壳背面导体119。扣合壳底部子组合件可以与扣合壳顶部导体3310中的对应特征相配合。将扣合壳底部子组合件3330扣合到扣合壳顶部导体3310中可以将手表密封。手表可以抵抗来自水及其他液体的损坏。手表可以是基本上防水或耐水的。
热电元件、设备和系统
本公开内容提供了热电元件、设备和系统，其可以用于在各种应用中使用，所述应用诸如加热和/或冷却应用、发电、消费者应用和工业应用。此类热电元件可以用于本公开内容的可穿戴式设备，诸如手表。在一些示例中，热电材料用于消费者电子设备(例如，智能手表、便携式电子设备和健康/健身追踪设备)。再例如，本公开内容的热电材料可以在诸如有热损失的位置等工业环境中使用。在这种情况下，可以由热电设备来捕获热量，并将其用于产生功率。
本公开内容的热电设备可以在跨此类设备施加了温度梯度时用于产生功率。此类功率可以用于向诸如消费者电子设备等各种类型的设备提供电能。
本公开内容的热电设备可以具有各种非限制性优点和益处。在一些情况下，热电设备可以具有可适合于最佳热电设备性能的相当高的纵横比、孔或丝的均匀性以及品质因数ZT。至于品质因数，Z可以是热电设备的性能系数(COP)和效率的指标，而T可以是热电设备的热端和冷端的平均温度。在一些实施方式中，在25℃下，热电元件或热电设备的品质因数(ZT)为至少约0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3.0。在一些情况下，在25℃下，品质因数约为0.01至3、0.1至2.5、0.5至2.0或0.5至1.5。
品质因数(ZT)可以是温度的函数。在一些情况下，ZT随温度而增大。例如，在25℃下具有0.5的ZT的热电可以在100℃下具有更大的ZT。
本公开内容的热电设备可以具有各自包括纳米结构(例如，孔或丝)阵列的电极。纳米结构阵列可以包括多个孔或者诸如丝(例如，纳米丝)等细长结构。可对孔或丝进行排序并且其具有均匀的大小和分布。作为替代，可以不对孔或丝进行排序，并且其可以不具有均匀的分布。在一些示例中，关于所述孔或丝不存在长程有序性。在一些情况下，孔或丝可以在随机的方向上彼此交叉。本文另外提供了用于形成纳米结构(例如，孔或丝)的图案化的图案或无序的图案的方法。
本公开内容提供了柔性或基本上柔性的热电元件。柔性材料可以是在不发生塑性变形的情况下可以与表面共形的、可以被扭曲的或弯曲的材料。这可以使得热电元件能够用于各种环境，诸如用于在其中与热源或散热器的接触面积非常重要的环境。例如，可以使柔性热电元件与热源或散热器有效接触，诸如通过使热电元件包裹在热源或散热器周围。
热电设备可以包括一个或多个热电元件。热电元件可以是柔性的。单个热电元件可以包括至少一个半导体衬底(其可以是柔性的)。在一些情况下，热电元件的单个半导体衬底是刚性的但相当薄(例如，500nm至1mm或1微米至0.5mm)，使得它们在彼此相邻安设时，提供了柔性的热电元件。类似地，热电设备的单个热电元件可以是刚性的但相当薄，使得它们在彼此相邻安设时，提供了柔性的热电设备。
图6示出了根据本公开内容的一些实施方式的热电设备600。热电设备600包括安设于热电设备600的第一组电极603与第二组电极604之间的n型元件601和p型元件602。如图所示，第一组电极603连接相邻的n型元件601和p型元件。
电极603和电极604分别与热端材料605和冷端材料606相接触。在一些实施方式中，热端材料605和冷端材料606是电绝缘但导热的。向电极603和电极604施加电势导致电流的流动，这产生了跨热电设备600的温度梯度(ΔT)。温度梯度(ΔT)从热端材料605处的第一温度(平均)T1延伸至冷端材料606处的第二温度(平均)T2，其中T1>T2。温度梯度可以用于加热和冷却目的。
热电设备600的n型元件601和p型元件602可由具有纳米至微米的尺寸的结构所形成，举例而言，所述结构例如为纳米结构。在一些情况下，纳米结构为孔或包含物，其可提供成孔阵列(即，网)。在其他情况下，纳米结构为杆状结构，诸如纳米丝。在一些情况下，杆状结构彼此横向分离。
在一些情况下，n型元件601和/或p型元件602由沿着温度梯度的方向定向的丝或孔的阵列所形成。丝可以从第一组电极603延伸至第二组电极604。在其他情况下，n型元件601和/或p型元件602由沿着相对于温度梯度成约0°至90°之间的角度的方向定向的孔阵列所形成。在一个示例中，孔阵列正交于温度梯度。在一些情况下，孔或丝具有纳米至微米量级的尺寸。在一些情况下，孔可以限定纳米网。
图7是根据本公开内容的实施方式的、具有孔阵列701(所圈定的选定孔)的热电元件700的示意透视图。在本文中孔阵列可称为“纳米网”。图8和图9是热电元件700的透视俯视图和侧视图。如本文别处所描述，元件700可以是n型或p型元件。孔阵列701包括单个的孔701a，孔701a可以具有从几纳米以下直至微米、毫米以上的宽度。在一些实施方式中，孔具有约1nm至500nm、或5nm至100nm、或10nm至30nm的宽度(或者直径，如果是圆形的话)(“d”)。孔可以具有从约几纳米以下直至微米、毫米以上的长度(“L”)。在一些实施方式中，孔具有约0.5微米至1厘米、或1微米至500毫米、或10微米至1毫米的长度。
孔701a形成于衬底700a中。在一些情况下，衬底200a是固态材料，举例而言，诸如碳(例如，石墨或石墨烯)、硅、锗、砷化镓、砷化铝镓、硅化物、硅锗、碲化铋、碲化铅、氧化物(例如，SiOx，其中“x”为大于零的数)、氮化镓以及含碲银锗锑(TAGS)的合金。例如，衬底700a可以是IV族材料(例如，硅或锗)或III-V族材料(例如，砷化镓)。衬底700a可由包含一种或多种半导体的半导体材料所形成。该半导体材料可以掺杂成n型或p型的，分别用于n型元件或p型元件。
在一些情况下，孔701a填充有气体，诸如He、Ne、Ar、N2、H2、CO2、O2或者其组合。在其他情况下，孔701a呈真空。或者，所述孔可填充有(例如，部分填充或完全填充有)半导体材料、绝缘(或介电)材料或者气体(例如，He、Ar、H2、N2和CO2)。
元件700的第一端702和第二端703可以与具有诸如硅或硅化物等含半导体的材料的衬底相接触。该衬底可以帮助提供对每个端702和703上的电极的电接触。或者，可以排除衬底，并且第一端702和第二端703可以分别与第一电极(未示出)和第二电极(未示出)相接触。
在一些实施方式中，孔701a基本上是单分散的。单分散孔可以具有基本上相同的大小、形状和/或分布(例如，截面分布)。在其他实施方式中，孔701a分布于各种大小的孔的结构域中，从而孔701a不一定是单分散的。例如，孔701a可以是多分散的。多分散孔可以具有彼此偏离至少约0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、10％、15％、20％、30％、40％或50％的形状、大小和/或取向。在一些情况下，设备700包括具有第一直径的第一组孔和具有第二直径的第二组孔。第一直径大于第二直径。在其他情况下，设备700包括具有不同直径的两组或更多组孔。
孔701a可以具有各种堆积布置。在一些情况下，当从顶部观看时(见图8)，孔701a具有六边形紧密堆积布置。
在一些实施方式中，孔阵列701中的孔701a具有约1nm至500nm或5nm至100nm或10nm至30nm的中心至中心间距。在一些情况下，中心至中心间距是相同的，对于单分散孔701a有可能如此。在其他情况下，对于具有各种直径和/或布置的成组的孔，中心至中心间距可能是不同的。
可以选择孔701的尺寸(长度、宽度)和堆积布置，以及元件700的材料和掺杂配置(例如，掺杂浓度)，以产生元件700以及具有元件700的热电设备的预定电导率和热导率。举例而言，可以选择孔701的直径和堆积配置以便使热导率最小化，并且可以选择掺杂浓度以便使元件200的电导率最大化。
衬底700a的掺杂浓度可以为至少约1018cm-3、1019cm-3、1020cm-3或1021cm-3。在一些示例中，掺杂浓度在1018至1021cm-3之间或1019至1020cm-3之间。可以选择掺杂浓度以提供适合于用作热电元件的电阻率。衬底700a的电阻率可以为至少约0.001ohm-cm、0.01ohm-cm或0.1ohm-cm，并且在一些情况下为小于或等于约1ohm-cm、0.5ohm-cm、0.1ohm-cm。在一些示例中，衬底700a的电阻率为约0.001ohm-cm至1ohm-cm、0.001ohm-cm至0.5ohm-cm或0.001ohm-cm至0.1ohm-cm。
孔阵列701可以具有至少约1.5:1或2:1或5:1或10:1或20:1或50:1或100:1或1000:1或5,000:1或10,000:1或100,000:1或1,000,000:1或10,000,000:1或100,000,000:1或者更大的纵横比(例如，元件700的长度除以单个孔701a的宽度)。
可对孔701进行排序并且其具有均匀的大小和分布。作为替代，可以不对孔701进行排序，并且其可以不具有均匀的分布。例如，孔701可以是无序的，使得对于孔701的图案来说没有长程有序性。
在一些实施方式中，热电元件可以包括丝阵列。该丝阵列可以包括例如为杆状结构的单个丝。
作为元件700的孔阵列的替代，可以不对孔进行排序，并且孔可以不具有均匀的分布。在一些示例中，关于孔不存在长程有序性。在一些情况下，孔可以在随机的方向上彼此交叉。孔可以包括交叉孔，诸如从孔的各个方向凸出的次生孔。次生孔可以具有附加的次生孔。孔可以具有各种大小，并且可以对准不同方向，所述方向可以是随机的，而非均匀的。
图10是根据本公开内容的实施方式的热电元件1000的示意透视俯视图。图11是热电元件1000的示意透视俯视图。热电元件1000可随本文提供的设备、系统和方法一起使用。元件1000包括具有单个丝1001a的丝阵列1001。在一些实施方式中，所述丝具有约1nm至500nm或5nm至100nm或10nm至30nm的宽度(或者直径，如果是圆形的话)(“d”)。丝可以具有从约几纳米以下直至微米、毫米以上的长度(“L”)。在一些实施方式中，丝具有约0.5微米至1厘米或1微米至500毫米或10微米至1毫米的长度。
在一些实施方式中，丝1001a基本上是单分散的。单分散丝可以具有基本上相同的大小、形状和/或分布(例如，截面分布)。在其他实施方式中，丝1001a分布于各种大小的丝的结构域中，从而丝1001a不一定是单分散的。例如，丝1001a可以是多分散的。多分散丝可以具有彼此偏离至少约0.1％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、10％、15％、20％、30％、40％或50％的形状、大小和/或取向。
在一些实施方式中，丝阵列1001中的丝1001a具有约为1nm至500nm或5nm至100nm或10nm至30nm的中心至中心间距。在一些情况下，中心至中心间距是相同的，对于单分散丝1001有可能如此。在其他情况下，对于具有各种直径和/或布置的成组的丝，中心至中心间距可能是不同的。
在一些实施方式中，丝1001a由诸如半导体材料等固态材料所形成，举例而言，所述半导体材料诸如为硅、锗、砷化镓、砷化铝镓、硅化物合金、硅锗合金、碲化铋、碲化铅、氧化物(例如，SiOx，其中“x”为大于零的数)、氮化镓以及含碲银锗锑(TAGS)的合金。丝1001a可以由本文公开的其他材料形成。可以用n型掺杂物或p型掺杂物对丝1001a进行掺杂。半导体材料的掺杂浓度可以为至少约1018cm-3、1019cm-3、1020cm-3或1021cm-3。在一些示例中，掺杂浓度为约1018至1021cm-3或1019至1020cm-3。可以选择半导体材料的掺杂浓度以提供适合于用作热电元件的电阻率。半导体材料的电阻率可以为至少约0.001ohm-cm、0.01ohm-cm或0.1ohm-cm，并且在一些情况下为小于或等于约1ohm-cm、0.5ohm-cm或0.1ohm-cm。在一些示例中，半导体材料的电阻率为约0.001ohm-cm至1ohm-cm、0.001ohm-cm至0.5ohm-cm或0.001ohm-cm至0.1ohm-cm。
在一些实施方式中，丝1001a在元件1000的第一端1002和第二端1003处附接于半导体衬底。半导体衬底可以具有单个丝1001a的n型或p型掺杂配置。在其他实施方式中，位于第一端1002和第二端1003处的丝1001a不附接至半导体衬底，而可以附接至电极。举例而言，第一电极(未示出)可以与第一端1002电接触，并且第二电极可以与第二端1003电接触。
参考图11，可以用真空或各种材料来填充丝1001a之间的空间1004。在一些实施方式中，丝由电绝缘材料彼此横向分离，所述电绝缘材料诸如为例如使用气相沉积(诸如化学气相沉积或原子层沉积)而沉积的二氧化硅、二氧化锗、氧化镓砷、旋涂玻璃以及其他绝缘体。在其他实施方式中，丝通过真空或气体而彼此横向分离，所述气体诸如为He、Ne、Ar、N2、H2、CO2、O2或者其组合。
丝阵列1001可以具有至少为约1.5:1或2:1或5:1或10:1或20:1或50:1或100:1或1000:1或5,000:1或10,000:1或100,000:1或1,000,000:1或10,000,000:1或100,000,000:1或者更大的纵横比(元件1000的长度除以单个丝1001a的宽度)。在一些情况下，元件1000的长度和单个丝1001a的长度基本上相同。
本文提供的热电元件可合并在用于冷却和/或加热以及在一些情况下用于发电的热电设备中。在一些示例中，设备600可以用作发电设备。在一个示例中，设备600用于通过提供跨设备600的电极和热电元件的温度梯度来进行发电。
作为元件1000的丝阵列的替代，可以不对丝进行排序，并且丝可以不具有均匀的分布。在一些示例中，关于丝不存在长程有序性。在一些情况下，丝可以在随机的方向上彼此交叉。丝可以具有各种大小，并且可以对准不同的方向，所述方向可以是随机的，而非均匀的。
图12示出了根据本公开内容的实施方式的、具有n型元件1201和p型元件1202的热电设备1200。n型元件1201和p型元件1202各自包括丝(诸如纳米丝)的阵列。丝阵列可以包括多个丝。n型元件1201包括n型(或n掺杂的)丝，并且p型元件1202包括p型丝。所述丝可以是纳米丝或其他杆状结构。
利用电极1203和电极1204将相邻的n型元件1201和p型元件1202在其末端彼此电连接。设备1200包括位于元件1201和元件1202的相对末端的第一导热、电绝缘层1205和第二导热、电绝缘层1206。
设备1200包括与电极1203和电极1204电连通的端子1207和端子1208。跨端子1207和端子1208施加电势会在n型元件1201和p型元件1202中分别产生电子和空穴的流动，而这产生跨元件1201和元件1202的温度梯度。第一导热、电绝缘层1205是设备1200的冷端；第二导热、电绝缘层1206是设备1200的热端。冷端比热端更冷些(即，具有更低的操作温度)。
图13示出了根据本公开内容的实施方式的、具有n型元件1301和p型元件1302的热电设备1300。n型元件1301和p型元件1302分别形成于n型半导体衬底和p型半导体衬底中。每个衬底可以包括孔(诸如纳米孔)的阵列。孔阵列可以包括多个孔。单个孔可跨越n型元件或p型元件的长度。所述孔可以是单分散的，在该情况下孔的尺寸和中心至中心间距可以是基本上恒定的。在一些情况下，孔阵列包括具有可能不同的中心至中心间距和孔尺寸(例如，宽度或直径)的孔。在这样的情况下，孔可以不是单分散的。
通过电极1303和电极1304将选定的n型元件1301和p型元件在其末端处1302彼此电连接。设备1300包括位于元件1301和元件1302的相对末端的第一导热、电绝缘层(“第一层”)1305和第二导热、电绝缘层(“第二层”)1306。
设备1300包括与电极1303和电极1304电连通的端子1307和端子1308。跨端子1307和端子1308施加电势会在n型元件1301和p型元件1302中分别产生电子和空穴的流动，而这产生跨元件1301和元件1302的温度梯度。第一导热、电绝缘层1305是设备1300的冷端；第二导热、电绝缘层1306是设备1300的热端。冷端比热端更冷些(即，具有更低的操作温度)。
热电设备1300具有从第二导热、电绝缘层1306到第一导热、电绝缘层1305的温度梯度。在一些情况下，孔被安设成平行于从第一层1305向第二层1306定向的向量。在其他情况下，孔相对于该向量成大于0°的角度而安设。举例而言，孔可以相对于所述向量成至少约1°、10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°或90°的角度来安设。
图14示出了具有n型元件1401和p型元件1402的热电设备1400，其中所述元件具有形成于所述n型元件和p型元件的衬底中的孔。所述孔定向成垂直于与设备1400的电极1403和电极1404正交的向量(“V”)。
本文提供的热电元件的丝或孔可形成于衬底中，并且定向成基本上反平行于诸如电极等支撑结构。在一些示例中，丝或孔定向成相对于支撑结构成大于0°或10°或20°或30°或40°或50°或60°或70°或80°或85°的角度。在一个示例中，丝或孔定向成相对于支撑结构成约90°的角度。所述电极可以是热电设备的电极。在一些情况下，丝或孔可以定向成基本上平行于该电极。
作为图12-图14的设备的替代，热电设备可以具有带有孔阵列或丝阵列的热电元件，所述孔阵列或丝阵列具有可以具有不同大小和/或分布的单个孔或丝。可以不对孔阵列或丝阵列进行排序，并且其可以不具有均匀的分布。在一些示例中，关于所述孔或丝不存在长程有序性。在一些情况下，孔或丝可以在随机的方向上彼此交叉。孔或丝可以包括交叉的孔或丝，诸如在各个方向从其他孔或丝凸出的次生孔或丝。孔或丝可以具有各种大小，并且可以对准不同的方向，所述方向可以是随机的，而非均匀的。作为另一替代，热电设备可以包括具有有序的孔阵列或丝阵列的至少一个热电元件(p或n型)，以及具有无序的孔阵列或丝阵列的至少一个热电元件(p或n型)。无序的孔阵列或丝阵列可以包括未排序并且不具有均匀分布的孔或丝。
本公开内容的孔或丝可以具有适合于优化的热电设备性能的表面粗糙度。在一些情况下，孔或丝的均方根粗糙度在约0.1nm至50nm或者1nm至20nm或者1nm至10nm之间。粗糙度可通过透射电子显微术(TEM)或者诸如原子力显微术(AFM)或扫描隧道显微术(STM)等其他表面分析技术来确定。表面粗糙度可以用表面波纹(corrugation)来表征。
用于形成热电元件的方法
本公开内容提供了用于形成热电元件的各种方法。热电元件可以采用电化学蚀刻来形成。在一些情况下，热电元件(在一些情况下不使用催化剂)通过阴极或阳极蚀刻来形成。热电元件可以在不采用金属催化的情况下形成。可以在不在欲蚀刻的衬底表面上提供金属涂层的情况下形成热电元件。这也可以使用纯粹电化学阳极蚀刻和合适的蚀刻溶液及电解质来进行。作为替代，可以利用在合适的蚀刻溶液和电解质中的金属催化电化学蚀刻来形成热电，例如在于2012年7月17日提交的PCT/US2012/047021、于2013年1月17日提交的PCT/US2013/021900、于2013年8月16日提交的PCT/US2013/055462、于2013年10月29日提交的PCT/US2013/067346中所描述的，上述申请各自通过引用整体并入本文。
本文认识到不使用催化剂形成热电元件的各种益处。在一个示例中，非金属催化的蚀刻可排除对金属(或金属的)催化剂的使用，这可以提供更少的处理步骤，包括用于在蚀刻之后从热电元件除去金属催化剂的净化步骤。这还可以提供降低的制造成本，这是因为金属催化剂可能会很昂贵。金属催化剂可以包括稀有金属材料和/或贵金属材料(例如，金、银、铂或钯)，并且省去使用金属催化剂可有利地降低形成热电元件的成本。此外，非催化工艺可能是更加可重复及可控制的。在一些情况下，本文描述的非催化工艺可从热电元件的相对小的生产规模放大成热电元件的相对较大的生产规模。
本公开内容提供了用于形成在诸如消费者应用和工业应用等各种应用中使用的热电材料的方法。在一些示例中，热电材料用于消费者电子设备(例如，智能手表、便携式电子设备和健康/健身追踪设备)。再例如，本公开内容的热电材料可以在诸如有热损失的位置等工业环境中使用，热量可以被捕获并用来产生功率。
本公开内容提供了用于形成柔性或基本上柔性的热电材料的方法。柔性材料可以是这样的材料，该材料相对于测量平面弯曲成至少约1°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、120°、130°、140°、150°、160°、170°或180°的角度，而不发生塑性变形或断裂。柔性材料可以在该柔性材料的给定区域上施加的力(即压力)的作用下弯曲。例如，可以通过三点测试(例如，英斯特朗(instron)扩展)或拉伸测试来测量塑性变形。作为替代或另外地，柔性材料可以是这样的材料，该材料在通过三点测试(例如，英斯特朗扩展)或拉伸测试所测量的小于或等于约20％、15％、10％、5％、1％或0.1％的塑性变形的情况下相对于测量平面弯曲成至少约1°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、60°、70°、80°、90°、100°、120°、130°、140°、150°、160°、170°或180°的角度。柔性材料可以是基本上柔韧的材料。柔性材料可以是能够与表面共形或与表面合模的材料。这样的材料可以用于各种环境，如消费者和工业环境。可以将根据本文的方法所形成的热电元件形成为各种形状和配置。例如，可以由用户改变此类形状以与给定物体共形。热电元件可以具有第一形状，并且在形成为一种形状或配置之后，所述热电元件可以具有第二形状。热电元件可以从第二形状变形到初始形状。
在本公开内容的一个方面，使用阳极蚀刻来形成热电设备(或材料)。可以在电化学蚀刻单元中进行阳极蚀刻，所述电化学蚀刻单元提供了与正在被蚀刻的衬底的电连接、用于保持与该衬底相接触的蚀刻溶液或电解质的一个或多个储器以及对蚀刻过程的分析测量或监视的途径。蚀刻溶液和/或电解质可以包括水溶液。蚀刻(或蚀刻的)溶液和/或电解质可以是碱性、中性或酸性溶液。蚀刻溶液的示例包括酸，诸如氢氟酸(HF)、盐酸(HCl)、氢溴酸(HBr)、氢碘酸(HI)或其组合。蚀刻溶液和/或电解质可以是导电溶液。在一个示例中，蚀刻单元包括含有包含电解质的溶液的顶部储器。顶部储器可以位于待蚀刻的衬底附近(例如，在其顶部上)。待蚀刻的衬底可以基本上不含一种或多种金属材料，所述金属材料可以是催化材料。待蚀刻的衬底可以不含金属涂层。在一些示例中，如通过X射线光电子能谱法(XPS)测得，待蚀刻的衬底具有小于约25％、20％、15％、10％、5％、1％、0.1％、0.01％、0.001％、0.0001％、0.00001％或000001％的金属含量(例如，在衬底的表面上)。
蚀刻溶液可以包括酸(例如，HF)或一定浓度(以重量百分比计)的酸，所述浓度为小于或等于约70％、60％、50％、40％、30％、20％或10％(按重量计)，在一些情况下为大于或等于约1％、10％、20％或30％。在一些示例中，浓度(按重量计)为约1％至60％或10％至50％或20％至45％。蚀刻溶液的平衡可以包括溶剂(例如，水)和诸如醇、羧酸、酮和/或醛等添加剂。在一些示例中，添加剂是醇，诸如甲醇、乙醇、异丙醇或其组合。在形成具有适合用于本公开内容的热电元件的性质的纳米结构(例如，孔)时，添加剂可以使得能够利用较低的电流密度，所述性质诸如为具有无序图案的孔的基本上均匀的分布。在形成具有适合用于本公开内容的热电元件的性质的纳米结构(例如，孔)时，添加剂可以使得能够利用较低的电流密度，所述性质诸如为对两个或更多个孔之间的间距的更强的控制。在形成具有适合用于本公开内容的热电元件的性质的纳米结构(例如，孔)时，添加剂可以使得能够利用较低的电流密度，所述性质诸如为两个或更多个孔之间至多约5nm的间距。在形成具有适合用于本公开内容的热电元件的性质的纳米结构(例如，孔)时，添加剂可以使得能够利用较低的电流密度，所述性质诸如为两个或更多个孔之间至多约20nm的间距。在形成具有适合用于本公开内容的热电元件的性质的纳米结构(例如，孔)时，添加剂可以使得能够利用较低的电流密度，所述性质诸如为两个或更多个孔之间至多约100nm的间距。
可以利用边缘或背面接触器将电流提供到衬底和/或经过所述衬底、经过溶液/电解质并进入对电极中。对电极可以与顶部储器电连通，在一些情况下位于该顶部储器中。在一些情况下，对电极邻近衬底的顶面或与其相接触。蚀刻单元的本体可以由对蚀刻溶液或电解质呈惰性的材料(例如，PTFE、PFA、聚丙烯、HDPE)制造。边缘或背面接触器可以包括衬底上的金属接触器，或者其可以是利用适合的电解质的液体接触器。对电极可以包括由适合的电极材料构造的丝或网。蚀刻单元可以包含机械桨或超声搅拌器，以维持溶液运动，或者整个单元可以自转、转动或振动。在一些示例中，在蚀刻之前和/或蚀刻期间搅拌溶液可以提供改善的蚀刻均匀性。这可以使得电解质在蚀刻期间能够环流。在另一示例中，该蚀刻单元可以包含具有一种或多种溶液/电解质的一个或多个再循环储器及蚀刻腔室。
在一个示例中，将未图案化的衬底装载到配备有多达五个或更多个电极连接的反应空间中。电极中的一个电极与衬底背面欧姆接触(工作电极)并与蚀刻剂电解质隔离。电极中的一个电极可以与衬底背面欧姆接触(工作电极)，并且可以不与蚀刻剂电解质接触。另一电极(对电极)可以浸没在电解质中，但不与衬底直接接触，并且用于通过电解质将电流提供给衬底的工作电极。另一电极(参考电极)浸在电解质中并且(在一些情况下使用玻璃料)与工作电极和对电极都隔离，并且用于利用预定的参考标准来感测蚀刻单元的工作电势。另外两个或更多个电极可以放置在反应空间之外，以便建立外部电场。在一些情况下，至少两个电极——工作电极和对电极——是必需的。
能够以许多方式使用反应空间。在一种方法中，可以以通过使阳极电流经由衬底背面穿过合适电解质的两电极配置使用反应空间。例如，电解质可以是含有诸如水等稀释剂或者诸如氢氟酸等含氟化物的试剂或者诸如过氧化氢等氧化剂的液体混合物。电解质可以包含表面活性剂和/或改性剂。可以在阳极化期间使用三电极配置中的对电极来感测工作电势。在存在DC或AC的外部场的情况下，可以利用放置在反应空间外部的电极进行阳极化。
在阳极蚀刻过程中，对半导体的电压/电流辅助蚀刻可导致以取决于电势/电流的速率对半导体的蚀刻。蚀刻速率、蚀刻深度、蚀刻形态、孔隙密度、孔隙结构、内表面面积和表面粗糙度可以通过电压/电流、蚀刻溶液/电解质组成和其他添加剂、压力/温度、前/背侧照明以及搅动/搅拌来控制。它们也可以通过半导体的晶体取向、掺杂物类型、电阻率(掺杂浓度)和生长工艺(例如，浮区法或提拉法)来控制。半导体的电阻率可以为至少约0.001ohm-cm、0.01ohm-cm或0.1ohm-cm，并且在一些情况下小于或等于约1ohm-cm、0.5ohm-cm、0.1ohm-cm。在一些示例中，半导体的电阻率为约0.001ohm-cm至1ohm-cm、0.001ohm-cm至0.5ohm-cm或0.001ohm-cm至0.1ohm-cm。
在使用电压/电流控制对半导体衬底进行蚀刻期间，使用下层电极对衬底施加电势或偏压(例如，直流偏压)。这可以导致半导体衬底被蚀刻。作为阳极蚀刻的结果，半导体的热导率可显著下降。在一些示例中，通过采用所施加的偏压，能够控制和调整孔隙度(质量损失)，并因此能够控制热性质和电性质。在其他示例中，可以通过采用特定的蚀刻溶液/电解液组成和/或添加剂来控制孔隙度。在又一些其他示例中，可以通过采用任何数目的已列明变量来控制孔隙度。
在一些情况下，半导体衬底是非图案化的，并且在一些情况下，其是图案化的。在非图案化的蚀刻中，直接在单元中对衬底进行蚀刻。在图案化的蚀刻中，可以首先将防止蚀刻的阻挡层放置在半导体上，然后将其在特定位置去除。该层能够以任何适合的方式(例如，化学气相沉积、旋涂或氧化)来形成，继而在后续步骤中利用适合的掩模(例如，光刻)将其在位置中去除(例如，等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、溅射)。或者，可以直接沉积(例如，蘸笔光刻术、喷墨印刷、通过模绘版的喷涂)阻挡层。接着，在阳极蚀刻期间将阻挡层中的图案的复制阴模转移到衬底中。
在存在合适的蚀刻溶液/电解质的情况下，可以通过向半导体衬底施加电势(“势”)来进行蚀刻。例如，相对于诸如地面等参考，电势可以为至少约+0.01V、+0.02V、+0.03V、+0.04V、+0.05V、+0.06V、+0.07V、+0.08V、+0.09V、+0.1V、+0.2V、+0.3V、+0.4V、+0.5V、+0.6V、+0.7V、+0.8V、+0.9V、+1.0V、+2.0V、+3.0V、+4.0V、+5.0V、+10V、+20V、+30V、+40V或+50V。在一些示例中，相对于参考，电势为约+0.01V至+20V、+0.1V至+10V或+0.5V至+5V。在一些示例中，电势的范围可以为约+0.01V至+0.05V、+0.06V至+0.1V、+0.2V至+0.5V、+0.6V至+1.0V、+2.0V至+5.0V、+10V至+20V、+20V至+30V、+30V至+40V或+40V至+50。在一些示例中，电势为约+0.5V至+5V或约+1V至+5V。
在一些存在合适的蚀刻溶液/电解质的情况下，可以通过向半导体衬底施加电气流(“电流”)或者产生通过其的电流来进行蚀刻。电流可以在向衬底施加电势时被施加到该衬底。例如，电流的电流密度可以为至少约+0.01毫安每平方厘米(mA/cm2)、+0.1mA/cm2、+0.2mA/cm2、+0.3mA/cm2、+0.4mA/cm2、+0.5mA/cm2、+0.6mA/cm2、+0.7mA/cm2、+0.8mA/cm2、+0.9mA/cm2、+1.0mA/cm2、+2.0mA/cm2、+3.0mA/cm2、+4.0mA/cm2、+5.0mA/cm2、+6.0mA/cm2、+7.0mA/cm2、+8.0mA/cm2、+9.0mA/cm2、+10mA/cm2、+20mA/cm2、+30mA/cm2、+40mA/cm2、+50mA/cm2、+60mA/cm2、+70mA/cm2、+80mA/cm2、+90mA/cm2、+100mA/cm2、+200mA/cm2、+300mA/cm2、+400mA/cm2、+500mA/cm2、+600mA/cm2、+700mA/cm2、+800mA/cm2、+900mA/cm2、+1000mA/cm2或更多。在一些示例中，电流密度的范围为约0.01mA/cm2至20mA/cm2、0.05mA/cm2至10mA/cm2或0.01mA/cm2至5mA/cm2。在一些示例中，电流密度的范围为约+0.1mA/cm2至+0.5mA/cm2、+0.6至+1.0mA/cm2、+1.0mA/cm2至+5.0mA/cm2、+5.0mA/cm2至+10mA/cm2、+10mA/cm2至+20mA/cm2、+20mA/cm2至+30mA/cm2、+30mA/cm2至+40mA/cm2、+40mA/cm2至+50mA/cm2、+50mA/cm2至+60mA/cm2、+60mA/cm2至+70mA/cm2、+70mA/cm2至+80mA/cm2、+80mA/cm2至+90mA/cm2、+90mA/cm2至+100mA/cm2、+10mA/cm2至+200mA/cm2、+20mA/cm2至+300mA/cm2、+300mA/cm2至+400mA/cm2、+40mA/cm2至+500mA/cm2、+500mA/cm2至+600mA/cm2、+600mA/cm2至+700mA/cm2、+700mA/cm2至+800mA/cm2、+800mA/cm2至+900mA/cm2或+900mA/cm2至+1000mA/cm2。在一些示例中，电流密度为约1mA/cm2至30mA/cm2、5mA/cm2至25mA/cm2或10mA/cm2至20mA/cm2。可以利用本文提供的电势，诸如约为+0.5V至+5V或约+1V至+5V的电势，来实现这样的电流密度。
举例而言，可以使用电压表来测量电势(或电压)。电压表可以与衬底并联。例如，电压表可以测量衬底的两面之间的电势或溶液中的工作电极与对电极之间的电势。电流密度可以用电流表来测量。电流表可以与电源及衬底串联。例如，电流表可以耦合至衬底的背面。
可以在经选定以提供纳米结构(例如，孔或丝)阵列的蚀刻时间形成本公开内容的热电元件。蚀刻时间的范围可以为1秒至2天、1分钟至1天、1分钟至12小时、10分钟至6小时或30分钟至3小时。在一些示例中，蚀刻时间为30分钟至6小时或1小时至6小时。在一些情况下，蚀刻时间可以为至少约1秒、10秒、30秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、12小时、1天或更多。这样的蚀刻时间可以与本公开内容的所施加电压和/或电流组合使用。
在一些情况下，可以在蚀刻期间改变施加至半导体衬底的偏压，来调节半导体衬底的蚀刻速率、蚀刻深度、蚀刻形态、孔隙密度、孔隙结构、内表面面积和表面粗糙度，包括在半导体衬底中进行纳米结构化的密度及位置。在另一种情况下，可以在蚀刻期间改变蚀刻溶液/电解质组成和/或添加剂。在又一些情况下，可以改变压力/温度或者照明或者搅动/搅拌。或者，可以同时改变这些变量中的不止一个变量，以获得蚀刻特性。
在对衬底进行蚀刻的时段期间，电势可以是恒定的、变化的或脉冲的。在一个示例中，在蚀刻时段期间电势是恒定的。在另一示例中，在蚀刻时段期间电势为脉冲打开的和脉冲关闭的，或者从正到负。在另一示例中，电势在蚀刻时段期间是变化的，诸如从第一值逐渐变化到第二值，该第二值可以小于或大于该第一值。电势继而可以从第二值变化至第一值，依此类推。在又一示例中，偏压/电流可以按照正弦/三角/任意波形振荡。在一些情况下，偏压/电流可以以至少约1Hz、10Hz、1000Hz、5000Hz、10000Hz、50000Hz或100000Hz的频率脉冲。
偏压和/或电流可以是DC或AC或者AC与DC的组合。对具有DC偏置的AC偏压和/或电流的使用可以提供利用DC偏压/电流控制蚀刻速率及利用AC偏压/电流控制离子。AC偏压/电流能够以周期性或非周期性的方式，交替地加强和延缓蚀刻速率，或者增大/减小孔隙度/表面粗糙度，或者改变形态和结构。AC偏压/电流的幅度和频率可以用于调节蚀刻速率、蚀刻深度、蚀刻形态、孔隙密度、孔隙结构、内表面面积和表面粗糙度。
在一些情况下，在蚀刻期间向半导体衬底施加电势可以提供给定的蚀刻速率。在一些示例中，在25℃下，可以以至少约0.1纳米(nm)/秒(s)、0.5nm/s、1nm/s、2nm/s、3nm/s、4nm/s、5nm/s、6nm/s、7nm/s、8nm/s、9nm/s、10nm/s、20nm/s、30nm/s、40nm/s、50nm/s、60nm/s、70nm/s、80nm/s、90nm/s、100nm/s、200nm/s、300nm/s、400nm/s、500nm/s、600nm/s、700nm/s、800nm/s、900nm/s、1000nm/s或10,000nm/s的速率对衬底进行蚀刻。在其他情况下，蚀刻速率可以随压力/温度的改变、溶液/电解质组成和/或添加剂的改变、照明的改变、搅动/搅拌的改变而增大/减小。
在使用施加的电势或电流密度进行蚀刻期间的半导体衬底的孔隙度可以提供具有这样的孔隙度(质量损失)的衬底：所述衬底可以提供适合于各种应用的热电元件。在一些示例中，孔隙度为至少约0.01％、0.1％、1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或更多。孔隙度可以为约0.01％至99.99％、0.1％至60％或1％至50％。
衬底可以具有经选定以产生适合于各种应用的热电元件的厚度。该厚度可以为至少约100纳米(nm)、500nm、1微米(百万分之一米)、5微米、10微米、100微米、500微米、1毫米(mm)、或10mm。在一些示例中，厚度为约500nm至1mm、1微米至0.5mm或10微米至0.5mm。
蚀刻可以穿过衬底的整个厚度进行到完成，或者其可以在任何深度停止。完整的蚀刻产生无下层未蚀刻衬底的自支撑纳米结构化材料。不完整的蚀刻产生位于下层未蚀刻衬底上的纳米结构化材料层。纳米结构化层的厚度可以为至少约10纳米(nm)、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、700nm、800nm、900nm、1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2毫米(mm)、3毫米(mm)、4毫米(mm)、5毫米(mm)、6毫米(mm)、7毫米(mm)、8毫米(mm)、9毫米(mm)、10毫米(mm)或更多。
纳米结构化层可以留在衬底上，或者它能够以多种方式从衬底分离。该层可以从衬底机械分离(例如，使用金刚石锯、刻划和砍切、激光切割、剥离)。或者，该层可以在该层的底部通过在蚀刻前部造成电抛光状况而从衬底分离。这些状况可以通过压力的改变、温度的改变、溶液组成的改变、电解质组成的改变、使用添加剂、照明、搅拌和/或搅动来实现，或者通过等待足够的持续时间(例如，不止约1天)来实现。在一些情况下，可能进行部分或不完全的分离，使得该层仍稍微附接于衬底。这可以通过在正常的蚀刻状况与电抛光之间进行变化来实现。可以继而在后续步骤实现完全分离。
在蚀刻之后，可以对材料进行化学改性以产生功能上的活性或惰性表面。例如，可以对材料进行改性以产生化学惰性的表面或电子惰性的表面或生物惰性的表面或热稳定的表面，或者上述的组合。这可以使用各种方法来完成，所述方法例如为热氧化、热硅烷化、热碳化、氢化硅烷化、格氏(Grignard)试剂或电接枝。在一些情况下，上文方法中的一种或多种可以用于获得具有预定的性质组合的表面。
在改性之后，所述材料中的空隙也可以利用填充材料来完全或部分地充满。例如，填充材料可以是导电的或隔热的或机械加固的，或者上述的组合。合适的填充材料可以包括下列各项中的一个或多个：绝缘体、半导体、半金属、金属、聚合物、气体或真空。可以使用多种方法来完成填充，例如，原子层沉积、化学气相沉积、根据化学浴或聚合浴的沉积、电化学沉积、落模铸造(drop casting)或者旋涂或沉浸随后进行溶剂化填充材料的蒸发。在一些情况下，上文方法中的一种或多种方法可以用于获得具有不同的性质组合的填充材料。
在填充之后，所述材料还可以用盖封材料来密封。例如，盖封材料可以是不可透气的或不可透液体的或者是这两者。适宜填充材料可以包括下列各项中的一个或多个：绝缘体、半导体、半金属、金属或聚合物。可以使用多种方法来完成盖封，例如，原子层沉积、化学气相沉积、根据化学浴或聚合浴的沉积、电化学沉积、落模铸造或者旋涂或沉浸随后进行溶剂化填充材料的蒸发。在一些情况下，上文方法中的一种或多种可以用于获得具有预定的性质组合的盖封材料。
在蚀刻之后，该材料可以用适宜漂洗溶液(例如，水、甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯、己烷等)洗涤并干燥(例如，吹风干燥、蒸发干燥、烘箱/炉干燥、真空干燥、临界点干燥或空气干燥)。可以根据干燥的方式来选择漂洗溶液。
在阳极蚀刻之后，可以通过经由施加热量和时间，对半导体纳米结构(孔隙或孔的形态、密度、结构、内表面面积和表面粗糙度)进行粗糙化或退火，进一步控制或调节半导体的热性质和电性质。在约1秒至1周的时间段内，可以利用约50℃至1500℃或100℃至1300℃之间的温度控制半导体的热性质和电性质。在一些情况下，该时间段为至少约1秒、10秒、30秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、10分钟、30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、12小时、1天或更多。退火可以在真空中进行(例如，在约为1x10-10托(Torr)至小于760托的压力下进行)，或者在存在合适的气体(例如，氦、氖、氩、氙、氢、氮、合成气体、一氧化碳、二氧化碳、氧气、水蒸汽、空气、甲烷、乙烷、丙烷、六氟化硫及其混合物)的情况下进行。该气体可以是惰性气体。可以对部分或完全蚀刻的衬底、未蚀刻衬底上的完全分离的蚀刻层、未蚀刻衬底上的部分分离的蚀刻层或者未蚀刻衬底上的未分离的蚀刻层进行退火。在一些情况下，在对未蚀刻衬底上的层进行退火时，半导体粗糙化能够以使这些层与未蚀刻衬底分离的方式继续进行。这可以便于造成层分离。
利用标准沉积技术(例如，丝网印刷、喷墨沉积、涂装、喷射、浸涂、钎焊、金属溅射、金属蒸发)，可以将电接触器沉积在纳米结构化材料上或其附近。电接触器可以是有/无合适的粘附层(例如，钛、铬、镍或其组合)的金属接触器(例如，金、银、铜、铝、铟、镓、含铅焊料、无铅焊料或其组合)。或者，电接触器可以是硅化物接触器(例如，硅化钛、硅化钴、硅化镍、硅化钯、硅化铂、硅化钨、硅化钼等)。可以插入屏障层(例如，铂、钯、氮化钨、氮化钛、氮化钼等)以防止硅与接触器之间或者接触层之间或者每一层之间的相互扩散。在其他示例中，电接触器可以是金属接触器和硅化物接触器两者的组合。可以提供硅化物接触器以减少金属接触器与衬底之间的接触电阻。硅化物的示例包括硅化钨、二硅化钛和硅化镍。后续的退火步骤可以用于形成接触器并改善其性质。例如退火可以提供欧姆接触从而可以减小接触电阻。
在已经形成电接触器之后，可以将材料组装成包括p型和n型热电元件(或腿)的热电设备。热电设备可以包括在电学上串联并且在热学上彼此并联连接的p型腿和n型腿。热电设备可以在电绝缘且导热的刚性板(例如，氮化铝、氧化铝、碳化硅、氮化硅等)上形成，其中所述腿之间的电连接由金属互连体(例如，铜、铝、金、银等)提供。在另一示例中，可以将热电材料组装在柔性绝缘材料(例如，聚酰亚胺、聚乙烯、聚碳酸酯等)上。经由集成在柔性材料上的金属互连体来提供所述腿之间的电连接。由此得到的热电可以是以片、卷或带的形式。可以由片、卷或带切割出热电材料的大小，并且组装成设备。
本文所提供的处理条件(例如，施加的电压和电流密度)具有各种意想不到的好处，诸如形成了具有向本公开内容的热电元件和设备提供提高或以其他方式改善的性质的取向和配置的纳米结构(例如，孔)，诸如在25℃下具有约0.01至3、0.1至2.5、0.5至2.0或0.5至1.5的ZT的热电元件。可以提供这样的处理条件以便在衬底中形成纳米结构阵列。纳米结构阵列可以具有无序图案。可以提供这样的处理条件以便形成柔性热电元件或设备。
图15示意性地图示了用于制造包括多个热电元件的柔性热电设备的方法。例如，用诸如钛、镍、铬、钨、铝、金、铂、钯或其任何组合等合适的接触材料涂覆例如已采用本文别处所描述的非催化方法(例如，阳极蚀刻)处理的p型或n型硅衬底的两面。继而将衬底加热到至少约250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃的温度并且例如使用金刚石刀具、钢丝锯或激光切割机将衬底切割成多个块。
接下来，在金属化操作过程中，将被切割衬底的单个块放置在约30厘米(cm)宽的底部带和顶部带上。所述带可以由聚合材料形成，举例而言，所述聚合材料诸如为聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯或者它们与其他聚合物的共聚物、混合物和复合物。
接下来，使单个块经受焊料涂覆以形成给定带上的单个块的串联连接。继而通过一个或多个辊子(示出了两个辊子)将带组合。可以在所述桌台周围提供导热性粘合剂以便帮助将带之间的单个块密封。
根据本文提供的方法所形成的热电元件、设备和系统可以具有各种物理特性。本公开内容的热电设备的性能可能与热电元件的孔和/或丝的性质和特性相关。在一些情况下，对于具有孔或丝的元件，如通过透射电子显微术(TEM)测得，具有约0.1nm至50nm或1nm至20nm或1nm至10nm之间的表面粗糙度的单个孔或丝可以达到最佳设备性能。在一些情况下，通过X射线光电子能谱法(XPS)测得，热电元件的残余金属含量可以小于或等于约0.000001％、0.00001％、0.0001％、0.001％、0.01％、0.1％、1％、5％、10％、15％、20％或25％。
本公开内容的热电元件可以具有适合于优化的热电设备性能的表面粗糙度。在一些情况下，孔或丝的均方根粗糙度约在0.1nm至50nm或1nm至20nm或1nm至10nm之间。粗糙度可通过透射电子显微术(TEM)或诸如原子力显微术(AFM)或扫描隧道显微术(STM)等其他表面分析技术来确定。表面粗糙度可以用表面波纹来表征。
本公开内容的热电元件、设备和系统可以用于各种环境中或者用于各种用途。环境可以包括但不限于健康保健、消费者和工业环境。此类用途包括但不限于具有柔性散热器的柔性热电带、体热供电的可穿戴式电子设备、用于产生功率的废热回收单元(例如，车辆或化工厂中的废热回收单元)。
散热器可以帮助集热或散热。散热器可以包括一个或多个散热翅片，所述散热翅片可以被设定大小并且被布置用于提供增加的热传递面积。
用于评估用户的一个或多个身体参数的方法
另一方面，本公开内容提供了用于评估用户的一个或多个身体参数的方法。用于评估用户的一个或多个身体参数的方法可以包括激活可穿戴式电子设备，所述可穿戴式电子设备包括：i.具有用于向用户显示信息的用户接口的电子显示器，和ii.与电子显示器可操作地耦合的功率管理单元。接下来，可以接收包括由功率管理单元产生的功率的测量的信息。这样的信息可以用于生成包括用户的一个或多个身体参数的一个或多个数据集。可以通过可穿戴式电子设备向用户提供一个或多个身体参数。
可穿戴式电子设备的电子显示器可以包括用户接口。用户接口可以是图形用户接口(GUI)。GUI可以如本文其他地方所述。GUI可以被呈现在可穿戴式电子设备的显示屏上。GUI可以是允许用户通过一个或多个文本和/或图形元素(例如，视觉指示物，诸如图形图标)与可穿戴式电子设备进行交互的接口类型。GUI中的动作可以通过直接操纵文本或图形元素来执行。
可穿戴式电子设备的功率管理单元可以被配置为产生功率。功率管理单元可以如上文所述或本文其他地方所述。
一个或多个数据集可以被存储在可穿戴式电子设备或服务器(例如，具有用于存储此类信息的数据库或存储器的计算机系统)上，该一个或多个数据集是至少使用包括由功率管理单元产生的功率的测量的信息而生成。在一个示例中，一个或多个数据集被存储在数据库中，该数据库可以是可穿戴式电子设备和/或服务器的一部分。在另一示例中，一个或多个数据集和获得的结果可以存储在数据仓库中，该数据仓库可以是服务器的一部分。服务器可以是分布式计算机基础设施(例如，云计算)。可穿戴式电子设备或服务器可以耦合到一个或多个计算机处理器。可穿戴式电子设备或服务器可以包括一个或多个计算机处理器。一个或多个计算机处理器可以被配置为访问一个或多个数据集。一个或多个计算机处理器可以被配置为处理一个或多个数据集，包括收集一个或多个数据集、分析一个或多个数据集、对一个或多个数据集进行分类和/或基于一个或多个数据集的分析获得结果。一个或多个处理器可以利用一种或多种算法来处理一个或多个数据集。一种或多种算法可以包括人工智能。一种或多种算法可以包括机器学习算法(例如，监督的或无监督的学习算法)。
一个或多个计算机处理器可以是计算机系统的一部分。计算机系统可以用于分析数据集以获得结果。计算机系统还可以包括电子设备、服务器或两者。计算机系统可以包括或可操作地耦合到用于传输结果的组件。用于传输结果的组件可以包括有线通信组件和/或无线通信组件。有线通信组件的示例可以包括通用串行总线(USB)连接、同轴电缆连接、以太网电缆(诸如Cat5或Cat6电缆)、光纤电缆或电话线。无线通信组件的示例可以包括Wi-Fi接收器、用于访问移动数据标准(诸如3G或4G LTE数据信号)的组件或蓝牙接收器。一个或多个数据集可以包括一个或多个身体参数。如果将一个或多个身体参数提供给用户，则可以在用户的可穿戴式电子设备的用户接口上提供一个或多个身体参数。一个或多个身体参数可以与用户的健康、安适或强健相关。一个或多个身体参数可以包括用户的卡路里(或功率)输出。其可以是用户在给定的时间段内(例如，今天)燃烧的卡路里的数目。可以通过测量由功率管理单元产生的功率来确定卡路里输出。例如，如果可以包括热电设备的功率管理单元已经利用用户产生的热量产生了1瓦的功率，则用户的卡路里输出可以估计为1瓦x C，其中“C”是可以用于换算用户产生的功率的整体测量的换算系数。例如，如果邻近于功率管理单元的用户散发的热量占用户总体散发的热量的1％，则C可以为100。在该示例中，可以估计用户已经产生了100瓦的功率。一个或多个身体参数可以包括与用户的身体状况、健康状况和/或活动有关的信息。一个或多个身体参数可以包括体温、心率、呼吸率、血压、血氧饱和度、心电图、肌电图和皮肤电导。可以通过绘制来自一个或多个数据集的数据之间的一种或多种相关性来生成这样的信息。
可穿戴式电子设备还可以包括储存由功率管理单元产生的功率的储能设备。储能设备可以是电池。电池可以是固态电池(例如，锂离子电池)。可穿戴式电子设备可以包括智能手表、健身追踪器、便携式电子设备或其任何组合。在一些示例中，可穿戴式电子设备是手表。手表可以是耐水的但不防水的。在其他情况下，手表可以是防水的。手表可以邻近于用户的手腕安设。手表可以包括包含电子显示器和功率管理单元的壳。壳可以由多个组件组装而成。电子显示器可以位于邻近手表壳的顶部的位置。手表壳的顶部可以包括透明材料，并且电子显示器可以是通过手表壳的顶部可见的。
功率管理单元可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个热电设备。在一些情况下，功率管理单元可以包括至多100、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或更少个热电设备。可穿戴式电子设备可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个储能设备。在一些情况下，可穿戴式电子设备可以包括至多100、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或更少个储能设备。储能设备可以是功率管理单元的一部分。在一些情况下，储能设备可以不是功率管理单元的一部分。至少一个热电设备可以与储能设备连通。可穿戴式电子设备可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个功率管理单元。在一些情况下，可穿戴式电子设备可以包括至多100、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或更少个功率管理单元。
热电设备可以包括邻近于用户的身体表面搁置的集热单元。集热单元可以从使用者的身体表面收集热能。集热单元可以包括壳背面导体、上身体导热板、下身体导热板以及一个或多个身体导热体节点。集热单元可以从热源(例如，周围环境)收集热量。集热单元可以将热量提供给邻近的组件(例如，热电元件)。集热单元可以具有任何设计、形状和/或大小。可能的形状或设计的示例包括但不限于：数学形状(例如，圆形、三角形、正方形、矩形、五边形或六边形)、二维几何形状、多维几何形状、曲线、多边形、多面体、多胞形、极小曲面、直纹曲面、不可定向曲面、二次曲面、伪球形曲面、代数曲面、混杂曲面、黎曼曲面、制表符(box-drawing character)、cuisenaire棒、几何形状、具有隐喻名称的形状、符号、万国码(unicode)几何形状、其他几何形状或部分形状或其形状的组合。
集热单元可以由金属或含金属的材料形成。金属材料可以包括一种或多种元素金属。例如，金属材料可以包括铝、钛、铁、钢、锡、钨、钼、钽、钴、铋、镉、钛、锆、锑、锰、铍、铬、锗、钒、镓、铪、铟、铌、铼和铊及其合金中的一种或多种。集热单元可以由诸如硅或硅化物等含半导体的材料形成。集热单元可以由聚合材料形成。聚合材料可以包括一种或多种聚合物。例如，聚合材料可以包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚异丁烯和聚[乙烯-乙酸乙烯酯]共聚物中的一种或多种。集热单元可以由复合材料形成。复合材料可以包括例如增强塑料、陶瓷基复合材料和金属基复合材料。集热单元可以包含阻燃剂4(“FR4”)与铜的复合材料。
热电设备可以包括与集热单元热连通的热电元件。热电元件可以如本文其他地方所述。热电设备还可以包括与该热电元件热连通的排热单元。排热单元可以从热电元件排出热能。热电元件与排热单元之间的热连通可以由热管、蒸气室、散热板或其组合来提供。排热单元可以包括壳顶部散热器、顶侧散热器、底侧散热器以及一个或多个外部散热器节点。排热单元可以具有任何设计、形状和/或大小。可能的形状或设计的示例包括但不限于：数学形状(例如，圆形、三角形、正方形、矩形、五边形或六边形)、二维几何形状、多维几何形状、曲线、多边形、多面体、多胞形、极小曲面、直纹曲面、不可定向曲面、二次曲面、伪球形曲面、代数曲面、混杂曲面、黎曼曲面、制表符、cuisenaire棒、几何形状、具有隐喻名称的形状、符号、万国码几何形状、其他几何形状或部分形状或其形状的组合。
排热单元可以由金属或含金属的材料形成。金属材料可以包括一种或多种元素金属。例如，金属材料可以包括铝、钛、铁、钢、锡、钨、钼、钽、钴、铋、镉、钛、锆、锑、锰、铍、铬、锗、钒、镓、铪、铟、铌、铼和铊及其合金中的一种或多种。排热单元可以由诸如硅或硅化物等含半导体的材料形成。排热单元可以由聚合材料形成。聚合材料可以包括一种或多种聚合物。例如，聚合材料可以包括聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚异丁烯和聚[乙烯-乙酸乙烯酯]共聚物中的一种或多种。排热单元可以由复合材料形成。复合材料可以包括例如增强塑料、陶瓷基复合材料和金属基复合材料。排热单元可以包含FR4和铜。
在使用期间，热电元件在热能从集热单元跨热电元件流动到排热单元时产生功率。产生的功率可以用于给电子显示器供电。产生的功率的至少一部分可以储存在储能设备中。储存在储能设备中的功率可以是产生的功率的至少约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多。在一些情况下，储存在储能设备中的功率可以是产生的功率的至多约90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％或更少。
可穿戴式电子设备可以与功率管理单元相集成。功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约10％。功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约20％。功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约30％。功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约40％。功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约60％。功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的至少约80％。在一些情况下，功率管理单元可以提供可穿戴式电子设备的功率要求的少于约10％。功率管理单元还可以包括用于提供外部功率以对储能设备充电的外部功率单元。外部功率单元可以是电池。电池可以是可充电电池。
用于评估用户的一个或多个身体参数的系统
另一方面，本公开内容提供了用于评估用户的一个或多个身体参数的系统。用于评估一个或多个身体参数的系统可以包括可穿戴式电子设备和一个或多个计算机处理器。可穿戴式电子设备可以包括具有用于向用户显示信息的用户接口的电子显示器和与所述电子显示器可操作地耦合的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置用于产生功率。一个或多个计算机处理器可以可操作地耦合到功率管理单元。一个或多个计算机处理器可以被单独地或共同地编程以接收信息。由一个或多个计算机处理器接收的信息可以包括由功率管理单元产生的功率的测量。这样的信息可以用于生成包括用户的一个或多个身体参数的一个或多个数据集。可以通过可穿戴式电子设备向用户提供一个或多个身体参数。
电子显示器可以包括用户接口。用户接口可以是图形用户接口(GUI)。GUI可以如本文其他地方所述。GUI可以被呈现在可穿戴式电子设备的显示屏上。GUI可以是允许用户通过一个或多个文本和/或图形元素(例如，视觉指示物，诸如图形图标)与可穿戴式电子设备进行交互的接口类型。GUI中的动作可以通过直接操纵文本或图形元素来执行。
功率管理单元可以被配置为产生功率。功率管理单元可以如上文所述或本文其他地方所述。
通过包括由功率管理单元产生的功率的测量的信息来生成的一个或多个数据集可以被存储在可穿戴式电子设备或服务器上。在一个示例中，一个或多个数据集被存储在数据库中，该数据库可以是可穿戴式电子设备或服务器的一部分。在另一示例中，一个或多个数据集和获得的结果可以存储在数据仓库中，该数据仓库可以是服务器的一部分。服务器可以是分布式计算机基础设施(例如，云计算)。可穿戴式电子设备或服务器可以耦合到一个或多个计算机处理器。可穿戴式电子设备或服务器可以包括一个或多个计算机处理器。一个或多个计算机处理器可以被配置(编程)为访问一个或多个数据集。一个或多个计算机处理器可以被配置为处理一个或多个数据集，包括收集一个或多个数据集、分析一个或多个数据集、对一个或多个数据集进行分类和/或基于一个或多个数据集的分析获得结果。一个或多个处理器可以利用一种或多种算法来处理一个或多个数据集。一种或多种算法可以包括机器学习算法。
一个或多个计算机处理器可以是计算机系统的一部分。计算机系统可以用于分析数据集以获得结果。计算机系统还可以包括电子设备、服务器或两者。计算机系统可以包括或可操作地耦合到用于传输结果的组件。用于传输结果的组件可以包括有线通信组件和/或无线通信组件。有线通信组件的示例可以包括通用串行总线(USB)连接、同轴电缆连接、以太网电缆(诸如Cat5或Cat6电缆)、光纤电缆或电话线。无线通信组件的示例可以包括Wi-Fi接收器、用于访问移动数据标准(诸如3G或4G LTE数据信号)的组件或蓝牙接收器。一个或多个数据集可以包括一个或多个身体参数。如果将一个或多个身体参数提供给用户，则可以在用户的可穿戴式电子设备的用户接口上提供一个或多个身体参数。一个或多个身体参数可以与用户的健康、安适或强健相关。一个或多个身体参数可以包括用户的卡路里(或功率)输出。其可以是用户在给定的时间段内(例如，今天)燃烧的卡路里的数目。可以通过测量由功率管理单元产生的功率来确定卡路里输出。例如，如果可以包括热电设备的功率管理单元已经利用用户产生的热量产生了1瓦的功率，则用户的卡路里输出可以估计为1瓦x C，其中“C”是可以用于换算用户产生的功率的整体测量的换算系数。例如，如果与功率管理单元相邻的用户散发的热量占用户总体散发的热量的1％，则C可以为100。在该示例中，可以估计用户已经产生了100瓦的功率。一个或多个身体参数可以包括与用户的身体状况、健康状况和/或活动有关的信息。一个或多个身体参数可包括温度、心率、呼吸率、血压、血氧饱和度、心电图、肌电图和皮肤电导。可以通过绘制来自一个或多个数据集的数据之间的一个或多个相关性来生成这样的信息。
可穿戴式电子设备可以包括智能手表、健身追踪器、便携式电子设备或其任何组合。可穿戴式电子设备可以是手表。手表可以是基本上防水的或耐水的。手表可以是耐水的但不防水的。手表可以邻近于用户的手腕安设。手表可以包括包含电子显示器和功率管理单元的壳。壳可以由多个组件组装而成。电子显示器可以位于邻近手表壳的顶部的位置。手表壳的顶部可以包括透明材料，并且电子显示器可以是通过手表壳的顶部可见的。
功率管理单元可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个热电设备。在一些情况下，功率管理单元可以包括至多100、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或更少个热电设备。可穿戴式设备可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个储能设备。在一些情况下，可穿戴式电子设备可以包括至多100、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或更少个储能设备。储能设备可以是功率管理单元的一部分。至少一个热电设备可以与储能设备连通。可穿戴式设备可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、100或更多个功率管理单元。在一些情况下，可穿戴式电子设备可以包括至多100、50、40、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或更少个功率管理单元。
热电设备可以包括邻近于用户的身体表面搁置的集热单元。集热单元从使用者的身体表面收集热能。集热单元可以包括壳背面导体、上身体导热板、下身体导热板以及一个或多个身体导热体节点。
热电设备可以包括与集热单元热连通的热电元件。热电设备可以包括与该热电元件热连通的排热单元。排热单元可以从热电元件排出热能。热电元件与排热单元之间的热连通由热管、蒸气室、散热板或其组合来提供。排热单元可以包括壳顶部散热器、顶侧散热器、底侧散热器以及一个或多个外部散热器节点。集热单元和排热单元如本文其他地方所述。
在使用期间，热电元件在热能从集热单元跨热电元件流动到排热单元时产生功率。产生的功率可以用于给电子显示器供电。产生的功率的至少一部分储存在储能设备中。储存在储能设备中的功率可以是产生的功率的至少约10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多。在一些情况下，储存在储能设备中的功率可以是产生的功率的至多约90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％、20％、10％或更少。
在热能的至少一部分从集热单元流到排热单元时可以形成电流。电流可以是至多10安培(“A”)、9A、8A、7A、6A、5A、4A、3A、2A、1A、0.9A、0.8A、0.7A、0.6A、0.5A、0.4A、0.3A、0.2A、0.1A或更小。在一些情况下，电流可以是至少0.1A、0.2A、0.3A、0.4A、0.5A、0.6A、0.7A、0.8A、0.9A、1A、2A、3A、4A、5A、6A或更大。电流可以是直流电(“DC”)或交流电(“AC”)或DC和AC的组合。如果电流是AC，则AC电阻可以是至少1Ohm、2Ohm、3Ohm、4Ohm、5Ohm、6Ohm、7Ohm、8Ohm、9Ohm、10Ohm、11Ohm、12Ohm、13Ohm、14Ohm、15Ohm、16Ohm、17Ohm、18Ohm、19Ohm、20Ohm、21Ohm、22Ohm、23Ohm、24Ohm、25Ohm、26Ohm、27Ohm、28Ohm、29Ohm或更大。在一些情况下，AC电阻可以是至多29Ohm、28Ohm、27Ohm、26Ohm、25Ohm、24Ohm、23Ohm、22Ohm、21Ohm、20Ohm、19Ohm、18Ohm、17Ohm、16Ohm、15Ohm、14Ohm、13Ohm、12Ohm、11Ohm、10Ohm、9Ohm、8Ohm、7Ohm、6Ohm、5Ohm、4Ohm、3Ohm、2Ohm、21Ohm或更小。
计算机控制系统
本公开内容提供了计算机控制系统，所述计算机控制系统被编程或以其他方式被配置用于实现本公开内容的各种设备、方法和系统。图16示出了计算机系统(在本文中也称“系统”)1601，其被编程或以其他方式被配置用于促进本公开内容的热电设备的形成。系统1601可被编程或以其他方式被配置用于实现本文所描述的方法。系统1601包括中央处理单元(CPU，在本文中也称为“处理器”和“计算机处理器”)1605，中央处理单元1602可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。系统1601还包括存储器1610(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪速存储器)、电子存储单元1615(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统进行通信的通信接口1620(例如，网络适配器)以及诸如高速缓存器、其他存储器、数据储存器和/或电子显示适配器等外围设备1625。存储器1610、存储单元1615、接口1620和外围设备1625与CPU 1605通过诸如主板等通信总线(实线)进行通信。存储单元1615可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据存储库)。系统1601借助通信接口1620可操作地耦合至计算机网络(“网络”)1630。网络1630可以是因特网、互联网和/或外联网，或者是与因特网通信的内联网和/或外联网。在一些情况下，网络1630是电信和/或数据网络。网络1630可以包括一个或多个计算机服务器，这可以实现诸如云计算等分布式计算。在一些情况下，网络1630借助系统1601可以实现对等网络，这可以使得耦合到系统1601的设备能够充当客户端或服务器。
系统1601与用于形成本公开内容的热电元件和设备的处理系统1635通信。处理系统1635可以被配置用于实现用以形成本文所提供的热电设备的各种操作，诸如形成热电元件的操作以及由热电元件形成热电设备(例如，热电带)的操作。处理系统1635可以通过网络1630或通过直接(例如，有线、无线)连接与系统1601通信。在一个示例中，处理系统1635是电化学蚀刻系统。在另一示例中，处理系统1635是干燥箱。
处理系统1635可以包括用于由衬底1640来形成热电元件的反应空间。反应空间可以填充有电解质并且包括用于蚀刻(例如，阴极或阳极蚀刻)的电极。
本文所描述的方法可以通过存储在系统1601的电子存储位置上的机器(或计算机处理器)可执行代码(或软件)的方式来实现，举例而言，诸如存储器1610或电子存储单元1615上的机器可执行代码。在使用过程中，所述代码可以由处理器1605执行。在一些示例中，代码可以从存储单元1615取得并且存储在存储器1610上以供由处理器1605快速存取。在一些情况下，可以排除电子存储单元1615，而将机器可执行指令存储在存储器1610上。
代码可以预编译并被配置用于与具有适于执行该代码的处理器的机器一起使用，或者可以在运行期间进行编译。代码可以采用可被选定以使得该代码能够以预编译或如即时编译的方式执行的编程语言来提供。
本文所提供的诸如系统1601等系统和方法的各个方面可以在编程中体现。该技术的各个方面可以被认作通常为承载于或体现于某种类型的机器可读介质中的机器(或处理器)可执行代码和/或相关联的数据的形式的“产品”或“制品”。机器可执行代码可以储存在电子存储单元上，诸如储存在存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪速存储器)或硬盘上。“存储”型介质可以包括计算机、处理器等或其相关联的模块的、可以在任何时间为软件编程提供非暂时性存储的任何或所有的有形存储器，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等。全部或部分的软件可以不时通过因特网或各种其他电信网络进行通信。这样的通信例如可以实现软件从一个计算机或处理器向另一计算机或处理器的加载，例如，从管理服务器或主机向应用服务器的计算机平台中的加载。因此，可以承载软件元素的另一类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如跨本地设备之间的物理接口所使用的、通过有线或光陆线网络以及通过各种空中链路所使用的光波、电波和电磁波。可以携载此类波的物理元件，诸如有线或无线链路、光链路等，也可被认为是承载软件的介质。除非限制于非暂时性有形“存储”介质，否则本文所使用的诸如计算机或机器“可读介质”等术语是指参与向处理器提供用于执行的指令的任何介质。
因此，机器可读介质，诸如计算机可执行代码，可以采取许多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质例如包括光盘或磁盘，诸如任何计算机(诸如附图中所示的可用于实现数据库的计算机)中的任何存储装置等等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这样的计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴线缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内的总线的导线。载波传输介质可以采取电信号或电磁信号或者声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信过程中生成的电信号或电磁信号或者声波或光波。因此，常见形式的计算机可读介质例如包括：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、打孔卡片纸带、任何具有孔洞图案的其他物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或盒、传送数据或指令的载波、传送此类载波的线缆或链路，或者任何可让计算机从中读取编程代码和/或数据的其他介质。这些形式的计算机可读介质中的许多介质可以参与将一个或多个指令的一个或多个序列载送至处理器以供执行。
本文所描述的方法可以借助计算机系统而自动化，所述计算机系统具有带有实现本文所提供的方法的机器可执行代码的存储位置以及用于执行该机器可执行代码的处理器。
本公开内容的方法和系统可以通过存储在存储器或其他电子存储中的机器可执行代码来实现。这样的机器可执行代码可以被包括在应用程序(或“app”)中。这样的应用程序可以在诸如便携式计算机或智能电话(例如，iPhone)等用户的移动电子设备上执行。应用程序可以包括诸如图形用户接口等用户接口，以提供各种功能。
图34A-图34D示出了作为在用户的移动电子设备上执行的应用程序的一部分的图形用户接口(GUI)的示例。移动电子设备包括用于呈现GUI的电子显示屏(“屏幕”)。参考图34A，GUI包括显示在屏幕上的多个图形元素。多个图形元素可以是图标。在所图示的示例中，GUI包括第一图标3401、第二图标3402和第三图标3403。第一图标3401示出了用户在给定的时间段(例如，今天)中已行进的总距离。第二图标3402示出了用户的睡眠时长。第三图标3403示出了用户燃烧的总卡路里。GUI可以包括更少的或另外的图标。
GUI还包括位于屏幕中间的活动状态栏3405、位于活动状态栏3405中的图形图标3406、位于屏幕下半部分的活动数据表3407、位于活动数据表3407中的记录图标3408以及位于屏幕底部的选项图标3409(如图所示，包括“仪表盘”、“朋友”和“简况”图标)。每个图标可以被配置为实现给定功能。
图标、活动状态栏、活动数据表和选项图标可以是移动的，也可以是固定的。替代地或附加地，图标、活动状态栏、活动数据表或选项图标中的一个或多个可以是移动的(例如，可绕屏幕移动)或固定在单个位置。图标、活动状态栏、活动数据表或选项图标可以位于屏幕的上半部分、屏幕的下半部分、屏幕的顶部、屏幕的中间、屏幕的底部或者在用户持有设备时所有图形元素在用户的拇指所及的范围内的位置。
参考图34A，多个图标可以包含各自表示用户的活动的描述的图标。用户的活动可以是任何类型的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。活动的描述可以是关于活动的任何类型的信息，包括用户在活动期间已行进的距离、活动的时长、活动的配速、在活动期间走的步数、在活动期间燃烧的卡路里、在活动期间收获的功率以及在活动期间用户的心律中的一种或多种。可以向用户显示任何数目的图标。活动的任何描述都可以通过图像、符号、字母、数字、形状或用户活动的任何其他类型的视觉表示来呈现。用户的活动可以是跑步，并且图标3401中的数字可以示出跑步的距离，并且图标3403中的数字可以示出跑步期间燃烧的卡路里。用户的活动可以是睡眠，并且图标3402中的数字可以示出睡眠的时长。
图标可以以圆圈的形状示出。每个图标的圆圈的半径可以近似于用户拇指的长度，使得用户拇指的指尖与圆圈的周界在人体工程学上对准。圆圈的轮廓可以以点线、实线、短划线、箭头、双线、三线或不同类型的线的任何组合示出。圆圈轮廓的颜色可以是灰色、白色、蓝色、红色或任何颜色。可以用一种视觉上明显的颜色或者其中一种颜色在视觉上比另一种颜色更明显的两种颜色对圆圈的轮廓进行着色。用单个的视觉上明显的颜色着色的轮廓可以表示用户完成了用户设置的每天、每周、每月或每年的活动目标。用两种颜色着色的轮廓3410可以表示用户已经完成了用户设置的每天、每周、每月或每年的活动目标的给定部分。如果用两种颜色对圆圈的轮廓进行着色，则用较明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户已完成的活动目标的百分比，而用较不明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户尚未完成的活动目标的百分比。尽管在图34A中以圆圈的形状示出了多个图标，但是可以使用任何合适的形状，诸如菱形、正方形等。活动的不同描述可以通过图标的不同形状来呈现。
参考图34A，活动状态栏3405可以含有用户的活动状态的信息。活动状态信息可以包括任何类型的用户当前的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。活动状态信息可以通过图像、符号、字母、数字、形状或用户活动的任何其他类型的视觉表示或用户活动的视觉表示的任何组合来呈现。活动状态栏可以包含“图形”图标3406。“图形”图标可以允许用户通过在图形图标上方输入诸如轻触等手势来检查活动的详细信息。活动状态栏的轮廓的颜色可以是灰色、白色、蓝色、红色或任何颜色。
参考图34A，活动数据表3407可以含有用户活动数据的信息。用户活动数据的信息可以包括用户活动的日期、开始时间和结束时间。用户活动数据的信息可以包括对用户活动的任何描述。用户活动的描述可以包括用户在活动期间已行进的距离、活动的时长、活动的配速、在活动期间的步数、在活动期间燃烧的卡路里、在活动期间收获的功率以及在活动期间的心律中的一种或多种。可以向用户显示任何数目的描述。活动数据表3407可以包含“记录”图标3408。“记录”图标可以允许用户通过在当前图标顶上方输入诸如轻触等手势来检查其活动数据的历史。
参考图34A，选项图标3409可以包括“仪表盘”、“朋友”、“简况”或它们的任何组合。“朋友”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其朋友的简况和活动数据。“简况”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其自己的简况和活动数据。“仪表盘”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来返回仪表盘。
图34B示出了另一个GUI，该GUI包括位于屏幕上半部分的图标3411、位于图标3411左右两侧的箭头3412、位于屏幕下半部分的柱状图表3413和位于屏幕底部的选项图标3414(如图所示，包括“仪表盘”、“朋友”和“简况”图标)。每个图标可以被配置为实现给定功能。
图标、箭头、柱状图表和选项图标可以是移动的，也可以是固定的。替代地或附加地，图标、箭头、柱状图表或选项图标中的一个或多个可以是移动的(例如，可绕屏幕移动)或固定在单个位置。图标、箭头、柱状图表和选项图标可以位于屏幕的上半部分、屏幕的下半部分、屏幕的顶部、屏幕的中间、屏幕的底部或者当用户持有设备时所有图形元素在用户的拇指所及的范围内的位置。
参考图34B，图标3411可以表示用户的活动的描述。用户的活动可以是任何类型的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。活动的描述可以是关于活动的任何类型的信息，包括用户在活动期间已行进的距离、活动的时长、活动的配速、在活动期间的步数、在活动期间燃烧的卡路里、在活动期间收获的功率以及在活动期间的心律中的一种或多种。用户的活动的任何描述都可以通过图像、符号、字母、数字、形状或用户活动的任何其他类型的视觉表示来呈现。例如，用户的活动可以是跑步，并且图标3411中的数字可以示出用户跑步的距离。图标可以伴随有左右箭头3412，以允许用户输入诸如滑动等手势以选择用户想要检查的活动的描述。
参考图34B，图标可以以圆圈的形状示出。图标的圆圈的半径可以大于用户拇指的长度。圆圈的轮廓可以以点线、实线、短划线、箭头、双线、三线或不同类型的线的任何组合示出。圆圈轮廓的颜色可以是灰色、白色、蓝色、红色或任何颜色。可以用一种视觉上明显的颜色或者其中一种颜色在视觉上比另一种颜色更明显的两种颜色对圆圈的轮廓进行着色。用单个的视觉上明显的颜色着色的轮廓可以表示用户完成了用户设置的每天、每周、每月或每年的活动目标。用两种颜色着色的轮廓3415可以表示用户完成了用户设置的每天、每周、每月或每年的活动目标的部分。如果用两种颜色对圆圈的轮廓进行着色，则用较明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户已完成的活动目标的百分比，而用较不明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户尚未完成的活动目标的百分比。尽管在图34B中以圆圈的形状示出了图标，但是可以使用任何合适的形状，诸如菱形、正方形等。
仍参考图34B，柱状图表3413可以表示用户在一天、一周、一个月或一年期间的活动速率。用户的活动可以是任何类型的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。如果柱状图表表示一天中的活动的速率，则活动的速率可以是用户在每小时活动期间行进的距离、每小时活动的平均配速、每小时活动的步数、在每小时活动期间燃烧的卡路里、在每小时活动期间收获的功率或在每小时活动期间的平均心率。柱状图表的水平轴可以表示一天中的小时，开始于0时，结束于24时。柱状图表的纵轴可以表示每小时活动的描述的数值。
参考图34B，选项图标3414可以包括“仪表盘”、“朋友”、“简况”或它们的任何组合。“朋友”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其朋友的简况和活动数据。“简况”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其自己的简况和活动数据。“仪表盘”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来返回仪表盘。
图34C示出了另一个GUI，该GUI包括位于屏幕上半部分的图标3416、位于图标3416左右两侧的箭头3417、位于屏幕下半部分的柱状图表3418和位于屏幕底部的选项图标3419(如图所示，包括“仪表盘”、“朋友”和“简况”图标)。每个图标可以被配置为实现给定功能。
图标、箭头、柱状图表和选项图标可以是移动的，也可以是固定的。替代地或附加地，图标、箭头、柱状图表或选项图标中的一个或多个可以是移动的(例如，可绕屏幕移动)或固定在单个位置。图标、箭头、柱状图表和选项图标可以位于屏幕的上半部分、屏幕的下半部分、屏幕的顶部、屏幕的中间、屏幕的底部或者当用户持有设备时所有图形元素在用户的拇指所及的范围内的位置。
参考图34C，图标3416可以表示用户的活动的描述。用户的活动可以是任何类型的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。活动的描述可以是关于活动的任何类型的信息，包括用户在活动期间已行进的距离、活动的时长、活动的配速、在活动期间的步数、在活动期间燃烧的卡路里、在活动期间收获的功率以及在活动期间的心律中的一种或多种。用户的活动的任何描述都可以通过图像、符号、字母、数字、形状或者用户动作或锻炼的任何其他类型的视觉表示来呈现。例如，用户的活动可以是跑步，并且图标3416中的数字可以示出用户跑步期间的步数。图标可以伴随有左右箭头3417，以允许用户输入诸如滑动等手势以选择用户想要检查的活动的描述。
参考图34C，图标可以以圆圈的形状示出。图标的圆圈的半径可以大于用户拇指的长度。圆圈的轮廓可以以点线、实线、短划线、箭头、双线、三线或不同类型的线的任何组合示出。圆圈轮廓的颜色可以是灰色、白色、蓝色、红色或任何颜色。可以用一种视觉上明显的颜色或者其中一种颜色在视觉上比另一种颜色更明显的两种颜色对圆圈的轮廓进行着色。用单个的视觉上明显的颜色着色的轮廓可以表示用户完成了用户设置的每天、每周、每月或每年的活动目标。用两种颜色着色的轮廓3420可以表示用户完成了用户设置的每天、每周、每月或每年的活动目标的部分。如果用两种颜色对圆圈的轮廓进行着色，则用较明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户已完成的活动目标的百分比，而用较不明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户尚未完成的活动目标的百分比。尽管在图34C中以圆圈的形状示出了图标，但是可以使用任何合适的形状，诸如菱形、正方形等。
仍参考图34C，柱状图表3418可以表示用户在一天、一周、一个月或一年期间的活动速率。用户的活动可以是任何类型的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。如果柱状图表表示一周期间的活动的速率，则活动的速率可以是用户在每天活动期间行进的距离、每天活动的平均配速、在每天活动期间的步数、在每天活动期间燃烧的卡路里、在每天活动期间收获的功率或在每天活动期间的平均心率。柱状图表的水平轴可以表示一周中的天数，开始于周一，结束于周日。柱状图表的纵轴可以表示每天活动描述的数值。
参考图34C，选项图标3419可以包括“仪表盘”、“朋友”、“简况”或它们的任何组合。“朋友”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其朋友的简况和活动数据。“简况”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其自己的简况和活动数据。“仪表盘”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来返回仪表盘。
图34D示出了另一个GUI，其包括位于屏幕上半部分的照片图标3421。GUI还可以包括位于屏幕下半部分的多个图标。多个图标可以包括第一图标3422、第二图标3423和第三图标3424。第一图标3422示出了在用户活动期间的总步数。第二图标3423示出了用户在给定的时间段(例如，今天)内已行进的总距离。第三图标3424示出了用户燃烧的总卡路里。GUI可以包括更少的或另外的图标。GUI还可以包括位于屏幕底部的选项图标3426(如图所示，包括“仪表盘”、“朋友”和“简况”图标)。每个图标可以被配置为实现给定功能。
照片图标、多个图标和选项图标可以是移动的，也可以是固定的。替代地或附加地，照片图标、多个图标和选项图标中的一个或多个可以是移动的(例如，可绕屏幕移动)或固定在单个位置。照片图标、多个图标和选项图标可以位于屏幕的上半部分、屏幕的下半部分、屏幕的顶部、屏幕的中间、屏幕的底部或者当用户持有设备时所有图形元素在用户的拇指所及的范围内的位置。照片图标3421可以是用户或用户的朋友的照片。尽管在图34D中以圆圈的形状示出了照片图标，但是可以使用任何合适的形状，诸如菱形、正方形等。
参考图34D，多个图标可以包含各自表示用户或用户的朋友或两者的活动描述的图标。活动可以是任何类型的动作或锻炼，包括但不限于睡眠、有氧运动、跑步、步行、骑自行车、滑雪、游泳和爬山。活动的描述可以是关于活动的任何类型的信息，包括用户在活动期间已行进的距离、活动的时长、活动的配速、在活动期间的步数、在活动期间燃烧的卡路里、在活动期间收获的功率以及在活动期间的心律中的一种或多种。可以向用户显示任何数目的图标。活动的任何描述都可以通过图像、符号、字母、数字、形状或者用户动作或锻炼的任何其他类型的视觉表示来呈现。例如，用户或用户的朋友的活动可以是跑步，并且图标3423中的数字可以示出跑步的距离，并且图标3424中的数字可以示出跑步期间燃烧的卡路里。
参考图34D，多个图标可以以圆圈的形状示出。圆圈的轮廓可以以点线、实线、短划线、箭头、双线、三线或不同类型的线的任何组合示出。如果每个图标表示对用户和用户的朋友的活动的描述，则圆圈的轮廓可以是双线3427，其中实线表示用户，点线表示用户的朋友。圆圈轮廓的颜色可以是灰色、白色、蓝色、红色或任何颜色。可以用一种视觉上明显的颜色或者其中一种颜色在视觉上比另一种颜色更明显的两种颜色对圆圈的轮廓进行着色。用单个视觉上明显的颜色着色的轮廓可以表示用户或用户的朋友完成了用户或用户的朋友设置的每天、每周、每月或每年的活动目标。用两种颜色着色的轮廓3427可以表示用户或用户的朋友完成了用户或用户的朋友设置的每天、每周、每月或每年的活动目标的部分。如果用两种颜色对圆圈的轮廓进行着色，则用较明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户或用户的朋友已完成的活动目标的百分比，而用较不明显的颜色着色的轮廓线段可以表示用户或用户的朋友尚未完成的活动目标的百分比。尽管在图34D中以圆圈的形状示出了图标，但是可以使用任何合适的形状，诸如菱形、正方形等。
参考图34D，选项图标3426可以包括“仪表盘”、“朋友”、“简况”或它们的任何组合。“朋友”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其朋友的简况和活动数据。“简况”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来检查其自己的简况和活动数据。“仪表盘”选项图标可以允许用户通过在当前图标的上方输入诸如轻触等手势来返回仪表盘。
本文所提供的设备、系统和方法可以与其他设备、系统和方法结合或由其修改，所述其他设备、系统和方法诸如为Zhang等人的美国专利号7,309,830、Fukutani等人的美国专利公开号2006/0032526、Boukai等人的美国专利公开号2009/0020148、Boukai等人的美国专利公开号2013/0019918、美国专利公开号2015/0280099、美国专利公开号2016/0197259、于2012年7月17日提交的PCT/US2012/047021、于2013年1月17日提交的PCT/US2013/021900、于2013年8月25日提交的PCT/US2013/055462、于2013年10月29日提交的PCT/US2013/067346以及于2016年12月1日提交的PCT/US16/64501中所描述的设备、系统和/或方法，上述申请的全部内容通过引用并入于此。
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，这样的实施方式仅以示例的方式提供。本发明并不意图受到说明书中所提供的具体示例的限制。虽然已经参考前述说明书描述了本发明，但并不意味着要以限制性意义来解释对本文实施方式的描述和说明。在不偏离本发明的情况下，本领域技术人员现将想到众多变化、改变和替换。此外，应当理解，本发明的所有方面不局限于本文阐述的具体描绘、配置或相对比例，其取决于多种条件和变量。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所描述发明的实施方式的各种替代方案。因此，考虑到本发明也应涵盖任何这样的替代方案、修改、变化或等同物。以下权利要求旨在限定本发明的范围并且由此覆盖这些权利要求范围内的方法和结构以及其等同物。
Claims (29)
1.一种用于评估用户的一个或多个身体参数的方法，所述方法包括：
(a)激活可穿戴式电子设备，所述可穿戴式电子设备包括：
i.电子显示器，其具有用于向用户显示信息的用户接口；
ii.与所述电子显示器可操作地耦合的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置为产生功率；
(b)接收包括由所述功率管理单元产生的所述功率的测量的信息；
(c)使用至少在(b)中接收的所述信息来生成包括所述用户的所述一个或多个身体参数的一个或多个数据集；以及
(d)向所述用户提供在(c)中生成的所述一个或多个身体参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可穿戴式电子设备还包括储能设备，该储能设备储存由所述功率管理单元产生的所述功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其中在所述用户的移动电子设备的用户接口上提供所述一个或多个身体参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其中(c)是由所述移动电子设备的一个或多个计算机处理器执行的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述可穿戴式电子设备是手表。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述功率管理单元包括至少一个热电设备。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述至少一个热电设备与所述储能设备连通。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述热电设备包括邻近于所述用户的身体表面搁置的集热单元，所述集热单元从所述用户的所述身体表面收集热能。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述热电设备包括与所述集热单元热连通的热电元件。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述热电设备包括与所述热电元件热连通的排热单元，所述排热单元从所述热电元件排出热能。
11.根据权利要求10所述的方法，其中在使用期间，所述热电元件在热能从所述集热单元跨所述热电元件流动到所述排热单元时产生功率，其中所述功率的至少一部分储存在所述储能设备中。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述功率管理单元还包括用于提供外部功率以对所述储能设备充电的外部功率单元。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述可穿戴式电子设备与所述功率管理单元相集成。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个身体参数与所述用户的健康、安适或强健相关。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述一个或多个身体参数包括所述用户的卡路里输出。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述信息包括所述用户的体温。
17.根据权利要求1所述的方法，其中所述信息包括所述用户的活动。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述可穿戴式电子设备可操作地耦合到一个或多个计算机处理器。
19.一种用于评估用户的一个或多个身体参数的系统，所述系统包括：
可穿戴式电子设备，其包括(1)具有用于向用户显示信息的用户接口的电子显示器；和(2)与所述电子显示器可操作地耦合的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置为产生功率；以及
可操作地耦合至所述功率管理单元的一个或多个计算机处理器，其中所述一个或多个计算机处理器被单独地或共同地编程以(i)接收包括由所述功率管理单元产生的所述功率的测量的信息；(ii)至少使用在(i)中接收的所述信息来生成包括所述用户的所述一个或多个身体参数的一个或多个数据集；以及(iii)向所述用户提供在(ii)中生成的所述一个或多个身体参数。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述可穿戴式电子设备是手表。
21.根据权利要求19所述的系统，其中所述可穿戴式电子设备包括具有所述用户接口的电子显示器。
22.根据权利要求19所述的系统，其中所述功率管理单元包括与所述储能设备电连通的至少一个热电设备。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个热电设备包括邻近于所述用户的身体表面搁置的集热单元，所述集热单元从所述用户的所述身体表面收集热能。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个热电设备包括与所述集热单元热连通的热电元件。
25.根据权利要求22所述的系统，其中所述至少一个热电设备包括与所述热电元件热连通的排热单元，所述排热单元从所述热电元件排出热能。
26.根据权利要求25所述的系统，其中在使用期间，所述热电元件在热能从所述集热单元跨所述热电元件流动到所述排热单元时产生功率，其中所述功率的至少一部分储存在所述储能设备中。
27.根据权利要求19所述的系统，其中所述一个或多个身体参数包括所述用户的卡路里输出。
28.根据权利要求19所述的系统，其中所述信息包括所述用户的体温。
29.根据权利要求19所述的系统，其中所述信息包括所述用户的活动。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI732731B (zh) * | 2020-12-31 | 2021-07-01 | 國立虎尾科技大學 | 自動照明裝置 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3346017B1 (de) * | 2017-01-10 | 2021-09-15 | Heraeus Deutschland GmbH & Co. KG | Verfahren zum schneiden von refraktärmetallen |
| CN208910227U (zh) * | 2018-08-28 | 2019-05-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 智能手表 |
| WO2022025897A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Google Llc | Device, system, and method to optimize battery temperature in an electronic device |
| EP4064578A1 (de) * | 2021-03-26 | 2022-09-28 | BKS GmbH | Band und betriebsverfahren für ein band |
| US20230110544A1 (en) * | 2021-10-08 | 2023-04-13 | Nucurrent, Inc. | Wrist-Wearable Heat Diffuser |
| US11808493B1 (en) | 2022-08-16 | 2023-11-07 | Braeden Ostepchuk | Apparatus and method for enhancing physiological thermoregulation |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101204595A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-06-25 | 清华大学 | 用于肿瘤热化学靶向消融治疗的可控型微创注射装置 |
| US20160346583A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Nike, Inc. | Athletic Activity Monitoring Device with Energy Capture |
| WO2017096094A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Silicium Energy, Inc. | Thermoelectric devices and systems |
| CN107040272A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-08-11 | 骷髅头有限公司 | 向用户提供智能移动电子设备特征的电子系统及相关方法 |
| WO2017192738A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Matrix Industries, Inc. | Thermoelectric devices and systems |
Family Cites Families (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN106537621B (zh) * | 2014-03-25 | 2018-12-07 | 美特瑞克斯实业公司 | 热电设备和系统 |
| WO2016151445A1 (en) * | 2015-03-20 | 2016-09-29 | Koninklijke Philips N.V. | Health wearable using smart energy harvesting |
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-
2020
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101204595A (zh) * | 2007-11-30 | 2008-06-25 | 清华大学 | 用于肿瘤热化学靶向消融治疗的可控型微创注射装置 |
| US20160346583A1 (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-01 | Nike, Inc. | Athletic Activity Monitoring Device with Energy Capture |
| WO2017096094A1 (en) * | 2015-12-01 | 2017-06-08 | Silicium Energy, Inc. | Thermoelectric devices and systems |
| CN107040272A (zh) * | 2015-12-21 | 2017-08-11 | 骷髅头有限公司 | 向用户提供智能移动电子设备特征的电子系统及相关方法 |
| WO2017192738A1 (en) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Matrix Industries, Inc. | Thermoelectric devices and systems |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI732731B (zh) * | 2020-12-31 | 2021-07-01 | 國立虎尾科技大學 | 自動照明裝置 |
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