Nositelné mikromřížky: Poháněné potem

KREDIT OBRAZU:
Kredit
iStock

Nositelné mikromřížky: Poháněné potem

Nositelné mikromřížky: Poháněné potem

Text podnadpisu
Výzkumníci využívají lidského pohybu k napájení nositelných zařízení.
    • Autor:
    • jméno autora
      Quantumrun Foresight
    • Ledna 4, 2023

    Shrnutí statistik

    Mezi nositelné technologické aplikace patří monitorování lidského zdraví, robotika, rozhraní člověk-stroj a další. Pokrok těchto aplikací vedl k intenzivnějšímu výzkumu nositelných zařízení, která se mohou sama napájet bez dalších zařízení.

    Kontext nositelných mikrosítí

    Výzkumníci zkoumají, jak mohou nositelná zařízení těžit z personalizované mikrosítě energie potu a rozšířit tak své schopnosti. Nositelná mikrosíť je sbírka prvků pro sběr a skladování energie, které umožňují elektronice fungovat nezávisle na bateriích. Osobní mikrosíť je řízena systémem pro snímání, zobrazování, přenos dat a správu rozhraní. Koncept nositelné mikrosítě byl odvozen z verze „ostrovního režimu“. Tato izolovaná mikrosíť obsahuje malou síť jednotek na výrobu energie, hierarchické řídicí systémy a zátěže, které mohou fungovat nezávisle na primární energetické síti.

    Při vývoji nositelných mikrosítí musí výzkumníci zvážit jmenovitý výkon a typ aplikace. Velikost energetického harvestoru bude záviset na tom, kolik energie aplikace vyžaduje. Například lékařské implantabilní prostředky mají omezenou velikost a prostor, protože vyžadují velké baterie. Použitím síly potu by však implantabilní materiály měly potenciál být menší a všestrannější.

    Rušivý dopad

    V roce 2022 vytvořil tým nanoinženýrů z University of San Diego v Kalifornii „nositelnou mikrosíť“, která uchovává energii z potu a pohybu a poskytuje energii pro drobnou elektroniku. Zařízení obsahuje biopalivové články, triboelektrické generátory (nanogenerátory) a superkondenzátory. Všechny části jsou flexibilní a lze je prát v pračce, takže je ideální na košili. 

    Skupina poprvé identifikovala zařízení na sběr potu v roce 2013, ale tato technologie se od té doby stala výkonnější, aby mohla pojmout malou elektroniku. Mikrosíť by mohla udržet náramkové hodinky s LCD (displej z tekutých krystalů) v provozu po dobu 30 minut během 10 minut běhu a 20 minut odpočinku. Na rozdíl od triboelektrických generátorů, které poskytují elektřinu dříve, než se uživatel může pohnout, jsou biopalivové články aktivovány potem.

    Všechny díly jsou všity do košile a spojeny tenkými, pružnými stříbrnými drátky natištěnými na tkanině a potaženy pro izolaci voděodolným materiálem. Pokud košili neperete pracím prostředkem, komponenty se opakovaným ohýbáním, skládáním, mačkáním nebo máčením ve vodě nerozpadnou.

    Biopalivové články jsou umístěny uvnitř košile a shromažďují energii z potu. Mezitím jsou triboelektrické generátory umístěny v blízkosti pasu a po stranách trupu, aby přeměnily pohyb na elektřinu. Obě tyto součásti zachycují energii, když nositel chodí nebo běží, a poté superkondenzátory na vnější straně košile dočasně ukládají energii, aby poskytly energii pro malou elektroniku. Výzkumníci se zajímají o další testování budoucích návrhů pro generování energie, když je člověk neaktivní nebo stojí, například sedí v kanceláři.

    Aplikace nositelných mikrosítí

    Některé aplikace nositelných mikrosítí mohou zahrnovat: 

    • Chytré hodinky a sluchátka Bluetooth se nabíjejí během cvičení, běhání nebo jízdy na kole.
    • Lékařské nositelné předměty, jako jsou biočipy, které jsou poháněny pohyby nositele nebo tělesným teplem.
    • Bezdrátově nabíjejte oblečení, které po nošení uchovává energii. Tento vývoj může umožnit oblečení přenášet energii do osobní elektroniky, jako jsou chytré telefony a tablety.
    • Nižší emise uhlíku a nižší spotřeba energie, protože lidé mohou svá zařízení nabíjet současně, když je používají.
    • Posílený výzkum dalších potenciálních tvarových faktorů nositelných mikrosítí, jako jsou boty, oblečení a další doplňky, jako jsou náramky.

    Otázky k zamyšlení

    • Jak jinak může nositelný zdroj energie vylepšit technologie a aplikace?
    • Jak vám takové zařízení může pomoci při vaší práci a každodenních úkolech?

    Statistikové reference

    Následující populární a institucionální odkazy byly uvedeny pro tento náhled: