可穿戴在指尖上

来源:澳门太阳集团城圣地亚哥分校

这薄, 柔性条可以戴在指尖上,当人们的手指出汗或按压它时,就能产生少量的电力.

一种新的可穿戴设备将手指的触摸变成小型电子设备和传感器的电源. 澳门太阳集团城的工程师们, 圣地亚哥变得很瘦, 可戴在指尖上的柔韧条,当人们的手指出汗或按压它时,能产生少量电能.

这款以汗水为燃料的设备的特别之处在于,即使在佩戴者睡着或坐着的时候,它也能发电. 这对可穿戴设备领域来说可能是一件大事,因为研究人员现在已经找到了利用人体汗液提取的能量的方法,即使人不动也能利用这种能量.

这种类型的设备是同类产品中的第一个,共同第一作者陆寅说,他是纳米工程博士.D. 澳门太阳集团城圣地亚哥雅各布斯工程学院的学生. “不像其他汗水驱动的可穿戴设备, 这个不需要锻炼, 佩戴者不需要任何物理输入就可以使用. 这项工作是使可穿戴设备更实用的一步, 方便和方便的日常人.”

7月13日发表在《.》杂志上的一篇论文描述了这种新型可穿戴能量采集器.

该设备还能通过手指轻轻按压(比如打字)产生额外的能量, 发短信, 弹钢琴或敲击莫尔斯电码也可以成为能量的来源.

来源:澳门太阳集团城圣地亚哥分校

“我们设想,这可以用于任何涉及触摸的日常活动, 通常一个人在工作时都会做的事情, 在家里, 看电视或吃东西的时候,约瑟夫·王说, 他是澳门太阳集团城圣地亚哥雅各布斯工程学院的纳米工程教授,也是这项研究的资深作者. “我们的目标是让这种可穿戴设备自然地为你工作,你甚至不需要想它.”

这种设备的大部分能量来自指尖的汗水, 哪些是24小时生产汗水的工厂. It’s a little-known fact that the fingertips are one of the sweatiest spots on the body; each one is packed with over a thousand sweat glands and can produce between 100 to 1000 times more sweat than most other areas on the body.

“我们身体其他部位出汗的原因是这些部位没有良好的通风,”阴. “相比之下,指尖总是暴露在空气中,所以汗水出来的时候就蒸发了. 所以与其让它蒸发, 我们用我们的设备收集这些汗水, 它可以产生大量的能量.”

但并不是所有以汗水为动力的设备都能在指尖上工作. 从这么小的区域收集汗液并使之有用需要一些创新的材料工程, 解释阴. 研究人员必须将设备的不同部分制作得具有超强吸水性,并能高效地将人体汗液中的化学物质转化为电能.

Yin和澳门太阳集团城圣地亚哥分校的纳米工程博士一起参与了这个项目.D. 学生Moon Jong-Min和Juliane Sempionatto, 这项研究的其他共同第一作者是谁, 作为王领导的团队的一员, 谁也是 可穿戴传感器中心 澳门太阳集团城圣地亚哥分校. 王和他的团队在8年前开创了汗水驱动的可穿戴设备. 从那时起, 他们一直在利用这项技术创造新的、更好的方式,利用可持续资源为可穿戴设备供电, 比如佩戴者自己和周围的环境.

这种最新的能源收集技术的独特之处在于它可以在任何时候作为能源, 在任何地方. 它没有和, 说, 太阳能电池, 只在阳光下工作, 或热电发电机, 只有当设备和环境之间有很大的温差时才会起作用.

它是如何工作的

这种设备是一种薄而灵活的带子,可以像邦迪创可贴一样缠绕在指尖上. 碳泡沫电极的填充物吸收汗水并将其转化为电能. 电极上装有酶,可以触发汗液中的乳酸和氧分子之间的化学反应,从而产生电力. 电极下面是一个由压电材料制成的芯片, 当被压下时,哪个产生额外的电能.

当穿着者出汗或挤压带子时, 电能被储存在一个小电容器中,并在需要时释放到其他设备中.

研究人员让受试者在做久坐活动时,将该设备戴在一个指尖上. 从10个小时的睡眠, 该装置收集了近400毫焦耳的能量——这足以为一只电子手表提供24小时的能量. 通过一个小时的随意打字和点击鼠标,该设备收集了近30毫焦耳.

这只是一个指尖. 在指尖的其余部分绑上设备可以产生10倍以上的能量, 研究人员说.

“无论你身在何处或在做什么,指尖的汗水都会自然分泌出来。这项技术利用指尖的汗水,用户无需费力就能获得能量。. 这就是我们所说的投资的最大能量回报。.

尹解释说:“将它与你运动时收集能量的设备进行比较。. “当你跑步的时候, 你投入了几百焦耳的能量只为了让这个设备产生毫焦耳的能量. 在这种情况下,你的精力投资回报非常低. 但有了这个装置,你的回报会很高. 当你睡觉时,你没有投入任何工作. 即使只用一个手指按压,你也只投资了大约半毫焦耳.”

在其他的实验, 研究人员将他们的能量采集器连接到一个电子系统上,该系统由一个化学传感器连接到一个小的低功耗显示器上, 哪个显示了传感器数据的数字读取. 无论是每10秒按10次能量采集器,还是简单地把它戴在指尖上2分钟,都足以为传感器和显示器供电. 在一个实验中, 研究人员将他们的设备连接到他们在实验室开发的维生素C传感器上. 他们让受试者服用维生素C药片,然后用手指供电系统读取他们的维生素C水平. 在另一项实验中, 研究人员表示,他们的系统还可以与实验室制造的钠传感器一起使用,以读取盐水溶液中的钠离子水平.

尹说:“我们的目标是让它成为一个实用的设备。. “我们想要展示的是,这不仅仅是一件可以产生少量能量的酷东西,我们实际上可以使用这些能量来为有用的电子设备供电,如传感器和显示器。.”

为实现这一目标, 该团队正在对该设备进行进一步改进,使其更高效和耐用. 未来的研究将包括将其与其他类型的能量采集器相结合,以创造新一代自我供电的可穿戴系统.

论文:“被动排汗生物燃料电池:高能源投资回报。.合著者包括林木阳(Muyang Lin), Mengzhu曹, 亚历山大Trifonov, Fangyu张, 志远卢, Jae-Min宋, 李相珍和徐胜, 澳门太阳集团城圣地亚哥分校.

这项工作得到了 可穿戴传感器中心 澳门太阳集团城圣地亚哥雅各布斯工程学院.