, Urządzenia do noszenia na ciele, pot i energia elektryczna
Spisu treści:
Co, jeśli mógłbyś użyć ludzkiego ciała do zasilania urządzeń elektronicznych?
Właśnie to robi grupa naukowców z University of California San Diego (UCSD).
ReklamaReklama W artykule opublikowanym w czasopiśmie Energy & Environmental Science autorzy opisali swój niedawny wynalazek elastycznego plastra skóry, który wytwarza energię elektryczną z ludzkiego potu.
"To jak bateria, ale moc jest generowana przez substancję chemiczną o nazwie mleczan", powiedział Healthline, Amay Bandodkar, pierwszy autor artykułu.
Obecnie doktor habilitowany na Northwestern University, Bandodkar ukończył ostatnio doktorat z nanotechnologii na UCSD.
Ogłoszenie"Mleczan w pocie jest w zasadzie zużywany przez ten plaster, który wytwarza energię elektryczną, która może być wykorzystana do zasilania innych urządzeń medycznych" - powiedział.
Łata wykazuje napięcie w obwodzie otwartym 0,5 V i gęstość mocy prawie 1,2 miliwata na centymetr kwadratowy.
ReklamaReklama Stanowi to najwyższą gęstość mocy zarejestrowaną do tej pory dla noszonej komórki biopaliwowej. W rzeczywistości jest prawie 10 razy silniejsza niż poprzednie urządzenia.
Do tej pory programiści używali łaty do zasilania diody emitującej światło (LED) i radiotelefonu Bluetooth Low Energy (BLE).
Sądzą, że w przyszłości mogą być używane do zasilania czujników zaprojektowanych do monitorowania zdrowia i kondycji użytkowników.
"W tej chwili mamy wszystkie te nadające się do noszenia czujniki i systemy, które wymagają dużych akumulatorów. I wiele razy waga akumulatora jest znacznie większa niż waga samego urządzenia - wyjaśnił Bandodkar. "Ale to, co masz z tą łatką, to system zbierania energii na ciele, który może wytwarzać energię elektryczną z twojego ciała i używać jej do zasilania innych systemów do noszenia. "
Eliminując potrzebę stosowania nieporęcznych akumulatorów, nadające się do noszenia komórki biopaliwowe mogą pomóc ekspertom w opracowaniu mniejszych i lżejszych urządzeń medycznych, które można nosić na ciele i zasilać nimi także.
ReklamaReklama Więcej informacji: Jak bezbronne są osobiste urządzenia medyczne dla hakerów? »
Wystarczająco elastyczne dla skóry
Podczas gdy potrzebne są dalsze badania, łatka ta stanowi znaczący postęp w dziedzinie noszonych komórek biopaliwowych.
Oprócz wykazywania wysokiej gęstości mocy, jest on również wystarczająco elastyczny, aby dostosować się do ludzkiego ciała.
Ogłoszenie"Aby stworzyć urządzenie do noszenia, musimy uczynić go bardzo elastycznym lub nawet rozciągliwym" - powiedział Healthline dla Yue Gu, współautora papieru i drugiego doktoranta na UCSD.
W przeciwnym razie urządzenie złamie się pod wpływem ruchu.
ReklamaReklama Aby stworzyć elastyczne urządzenie, badacze ułożyli sztywne struktury węglowe 3-D w rozciągliwą konfigurację "wyspa-most".
W tym projekcie mocno połączone wyspy połączone są wężowymi mostami.
Kiedy są poddawane ruchowi, mosty rozwijają się i deformują.
Reklama Umożliwia to mostom dostosowanie się do stresu, przy jednoczesnym ograniczeniu obciążenia na wyspach.
"Udało nam się wprowadzić wiele aktywnych materiałów z komórek biopaliwowych do tych 3-D nanorurek węglowych," wyjaśnia Bandodkar. "Wtedy byliśmy w stanie umieścić te sztywne struktury na tych odizolowanych wyspach. Więc nawet kiedy ją rozciągnęliśmy, żadne struktury nie były odczuwalne. "
ReklamaReklama " W ten sposób byliśmy w stanie utrzymać gęstość mocy przy jednoczesnym zachowaniu miękkich właściwości rozciągliwych "- dodał Bandodkar.
To innowacyjne podejście umożliwiło naukowcom stworzenie nadającej się do noszenia komórki biopaliwowej, która może generować stabilną moc przez dwa dni, pomimo wielokrotnego rozciągania.
Według Gu, jest to pierwsze urządzenie, które integruje komórkę biopaliwową z projektem mostu na wyspie.
Dowiedz się więcej: Konsumenci lubią technologię do noszenia przez martwienie się o bezpieczeństwo danych »
Kluczem jest współpraca
Aby opracować takie urządzenie, interdyscyplinarna praca zespołowa ma kluczowe znaczenie.
W projekcie uczestniczyli członkowie trzech różnych grup badawczych UCSD, w tym grupy prowadzone przez współautorów dr Josepha Wanga; Sheng Xu, PhD; i Patrick Mercier, PhD.
"Grupa profesora Wanga ma doświadczenie w tworzeniu aktywnych składników komórek biopaliwowych" - wyjaśnił Bandodkar. "Grupa profesora Xu ma doświadczenie w tworzeniu tych miękkich, rozciągliwych struktur mostów wyspowych. Grupa profesora Mercier ma doświadczenie w elektronice niskoenergetycznej. "
W przeszłości badacze z tych grup pracowali również nad innymi technologiami do noszenia.
Na przykład Bandodkar, Wang i współpracownicy opracowali wcześniej czujniki przypominające tatuaż, zaprojektowane do monitorowania poziomu elektrolitu i glukozy.
Teraz chcą się dowiedzieć, czy plaster skóry komórki biopaliwowej można wykorzystać do zasilania takich czujników.
"Kiedy pracowaliśmy nad takimi rzeczami, bateria zawsze stanowi problem" - powiedział Bandodkar. "Teraz chcemy wykorzystać te ogniwa biopaliwowe do zasilania czujników chemicznych. Właśnie to odkrywamy. "
Dzięki interdyscyplinarnej współpracy, twórcy plastra na skórę komórek biopaliwowych pomagają przesunąć pole czujników i systemów do noszenia na zdrowie.
