Nosive mikromreže: Pokreće se znojem

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Januar 4, 2023

Sažetak uvida

Tehnološke aplikacije koje se mogu nositi uključuju praćenje ljudskog zdravlja, robotiku, međuljudsko-mašinsko povezivanje i još mnogo toga. Napredak ovih aplikacija doveo je do povećanog istraživanja nosivih uređaja koji se mogu sami napajati bez dodatnih uređaja.

Nosivi kontekst mikromreža

Istraživači istražuju kako nosivi uređaji mogu profitirati od personalizirane mikromreže energije znoja kako bi proširili svoje mogućnosti. Nosiva mikromreža je kolekcija komponenti za prikupljanje i skladištenje energije koje omogućavaju elektronici da funkcioniše nezavisno od baterija. Ličnu mikromrežu kontroliše sistem za otkrivanje, prikazivanje, prenos podataka i upravljanje interfejsom. Koncept nosive mikromreže izveden je iz verzije "ostrvo". Ova izolovana mikromreža se sastoji od male mreže jedinica za proizvodnju električne energije, hijerarhijskih kontrolnih sistema i opterećenja koja mogu raditi nezavisno od primarne električne mreže.

Prilikom razvoja nosivih mikromreža, istraživači moraju uzeti u obzir nazivnu snagu i vrstu primjene. Veličina kombajna energije će biti zasnovana na tome koliko snage je potrebno za aplikaciju. Na primjer, medicinski implantati su ograničeni po veličini i prostoru jer zahtijevaju velike baterije. Međutim, korištenjem snage znoja, implantati bi imali potencijal da budu manji i svestraniji.

Ometajući uticaj

Godine 2022., tim nanoinženjera sa Univerziteta u San Dijegu, Kalifornija, stvorio je "nosivu mikromrežu" koja skladišti energiju znoja i kretanja, dajući snagu za sićušnu elektroniku. Uređaj se sastoji od ćelija biogoriva, triboelektričnih generatora (nanogeneratora) i superkondenzatora. Svi dijelovi su fleksibilni i perivi u mašini, što ga čini idealnim za košulju. 

Grupa je prvi put identifikovala uređaje za prikupljanje znoja 2013. godine, ali je tehnologija od tada postala moćnija za prilagođavanje male elektronike. Mikromreža bi mogla držati LCD (displej s tekućim kristalima) ručni sat u radu 30 minuta tokom 10-minutnog trčanja i 20-minutnog odmora. Za razliku od triboelektričnih generatora, koji daju električnu energiju prije nego što se korisnik kreće, ćelije biogoriva se aktiviraju znojem.

Svi dijelovi su ušiveni u košulju i povezani tankim, fleksibilnim srebrnim žicama otisnutim na tkanini i premazani za izolaciju vodootpornim materijalom. Ako se košulja ne pere deterdžentom, komponente se neće pokvariti uzastopnim savijanjem, savijanjem, gužvanjem ili namakanjem u vodi.

Ćelije biogoriva nalaze se unutar majice i prikupljaju energiju iz znoja. U međuvremenu, triboelektrični generatori su postavljeni blizu struka i bočnih strana torza da pretvaraju kretanje u električnu energiju. Obje ove komponente hvataju energiju dok korisnik hoda ili trči, nakon čega superkondenzatori na vanjskoj strani majice privremeno pohranjuju energiju kako bi osigurali napajanje za malu elektroniku. Istraživači su zainteresovani za dalje testiranje budućih dizajna za proizvodnju energije kada je osoba neaktivna ili nepokretna, kao što je sjedi u kancelariji.

Primjena nosivih mikromreža

Neke primjene nosivih mikromreža mogu uključivati: 

• Pametni satovi i Bluetooth slušalice se pune tokom vježbanja, džogiranja ili vožnje biciklom.
• Medicinski nosivi uređaji kao što su biočipovi koji se pokreću pokretima korisnika ili toplinom tijela.
• Odjeća za bežično punjenje koja skladišti energiju nakon nošenja. Ovaj razvoj može omogućiti odjeći da prenosi snagu na ličnu elektroniku poput pametnih telefona i tableta.
• Manje emisije ugljika i manja potrošnja energije jer ljudi mogu istovremeno puniti svoje uređaje dok ih koriste.
• Povećano istraživanje drugih potencijalnih faktora oblika nosivih mikromreža, kao što su cipele, odjeća i drugi dodaci kao što su narukvice.

Pitanja koja treba razmotriti

• Kako drugačije nosivi izvor energije može poboljšati tehnologije i aplikacije?
• Kako vam ovakav uređaj može pomoći u poslu i svakodnevnim zadacima?