新的可穿戴設備將身體變成電池


新的可穿戴設備將身體變成電池

2021-02-25 IEEE機器人與自動化學會

科羅拉多大學博爾德分校的研究人員已經開發出一種新型的低成本可穿戴設備,該設備可將人體轉變為生物電池。

今天在《科學進展》雜誌上描述的該設備具有足夠的伸縮性,您可以像戒指,手鐲或任何其他接觸您的皮膚的附件一樣佩戴它。 它還利用人的自然熱量-利用熱電發電機將人體的內部溫度轉化為電能。

“未來,我們希望能夠在不包括電池的情況下為您的可穿戴電子設備供電”,新論文的資深作者,CU Boulder的Paul M. Rady機械工程系副教授Xiaojianliang表示。 。

這個概念聽起來像是《黑客帝國》電影系列中的某種東西,在該系列電影中,一群機器人奴役了人類以收穫其寶貴的有機能量。 肖和他的同事們並不那麼雄心勃勃:他們的設備可以為每平方厘米的皮膚空間產生大約1伏的能量-比大多數現有電池所提供的單位面積電壓要低,但仍足以為手錶或健身追踪器等電子設備供電。

科學家此前曾嘗試過類似的熱電可穿戴設備,但肖氏具有可伸縮性,可以在受損時自愈,並且可以完全回收利用-使其成為傳統電子產品的更清潔替代品。

肖說:“每當您使用電池時,就會耗盡該電池,最終將需要更換它。” “我們的熱電設備的好處是您可以佩戴它,並為您提供恆定的功率。”

高科技金光閃閃

該項目並不是肖小平首次嘗試將機器人與人類融合。 他和他的同事先前曾嘗試設計“電子皮膚”,這種可穿戴設備看起來和行為類似於真實的人類皮膚。 但是,該Android表皮必須連接到外部電源才能工作。

到目前為止。 該小組的最新創新始於一種由彈性材料稱為聚亞胺的基材。 然後,科學家將一系列細的熱電芯片粘貼到該基座中,並將它們全部與液態金屬線連接起來。 最終產品看起來像是塑料手鐲和微型計算機母板或高科技鑽石戒指之間的十字架。

肖說:“我們的設計使整個系統具有可拉伸性,而不會給熱電材料帶來太大的應變,而應變真的很脆。”

只是假裝你要慢跑。 鍛煉時,身體會發熱,這些熱量會散發到周圍的涼爽空氣中。 Xiao的設備能夠捕獲能量流,而不是浪費能量。

他說:“熱電發電機與人體緊密接觸,它們可以利用通常會散發到環境中的熱量。”

樂高積木

他補充說,您可以通過添加更多的發電機塊來輕鬆提高功率。 從這個意義上講,他將自己的設計與流行的兒童玩具進行了比較。

他說:“我所能做的就是將這些較小的單元結合起來,得到一個更大的單元。” “這就像將一堆小樂高積木拼成一個大型結構。它為您提供了很多定制選項。”

肖和他的同事計算出,例如,一個人輕快地散步可以使用一個典型的運動腕帶大小的設備來產生大約5伏特的電壓,這比許多手錶電池所需要的多。

就像肖的電子皮膚一樣,這些新設備與生物組織一樣有彈性。 例如,如果您的設備撕裂,您可以將折斷的末端捏在一起,然後在短短幾分鐘內將其密封起來。 使用完該設備後,您可以將其灌入一種特殊的解決方案中,該解決方案將分離出電子組件並溶解聚亞胺基料-然後可以重複使用這些成分中的每一種。

肖說:“我們正在努力使我們的設備盡可能便宜和可靠,同時對環境的影響盡可能接近零。”

儘管在設計中仍有一些缺點需要解決,但他認為,該小組的設備可能會在五到十年內出現在市場上。 只是不要告訴機器人。 我們不希望他們有任何想法。

新論文的合著者包括中國哈爾濱工業大學,東南大學,浙江大學,同濟大學和華中科技大學的研究人員。

視頻:https://www.youtube.com/watch?v = hexScHvEFwQ&feature = emb_logo

故事來源:

提供材料 科羅拉多大學博爾德分校。 最初由Daniel Strain撰寫。 注意:可以編輯內容的樣式和長度。

期刊參考

Wei Ren, Yan Sun, Dongliang Zhao, Ablimit Aili, Shun Zhang, Chuanqian Shi, Jialun Zhang, Huiyuan Geng, Jie Zhang, Lixia Zhang, Jianliang Xiao, Ronggui Yang. 高性能可穿戴熱電發電機,具有自我修復,回收和類似於Lego的重新配置功能。 科學進步,2021年; 7(7):eabe0586 DOI:10.1126 / sciadv.abe0586

從ScienceDaily(www.sciencedaily.com)

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