Φορητά μικροδίκτυα: Τροφοδοτούνται από τον ιδρώτα

• Συγγραφέας:
• όνομα συγγραφέα

  Quantumrun Foresight
• Ιανουάριος 4, 2023

Περίληψη Insight

Οι εφαρμογές τεχνολογίας που φοριούνται περιλαμβάνουν παρακολούθηση της ανθρώπινης υγείας, ρομποτική, διασύνδεση ανθρώπου-μηχανής και πολλά άλλα. Η πρόοδος αυτών των εφαρμογών οδήγησε σε αυξημένη έρευνα για φορητές συσκευές που μπορούν να τροφοδοτηθούν χωρίς πρόσθετες συσκευές.

Πλαίσιο φορητών μικροδικτύων

Οι ερευνητές διερευνούν πώς οι φορητές συσκευές μπορούν να επωφεληθούν από ένα εξατομικευμένο μικροδίκτυο ενέργειας ιδρώτα για να επεκτείνουν τις δυνατότητές τους. Ένα φορετό μικροδίκτυο είναι μια συλλογή εξαρτημάτων συλλογής και αποθήκευσης ενέργειας που επιτρέπουν στα ηλεκτρονικά να λειτουργούν ανεξάρτητα από τις μπαταρίες. Το προσωπικό μικροδίκτυο ελέγχεται από ένα σύστημα ανίχνευσης, εμφάνισης, μεταφοράς δεδομένων και διαχείρισης διασύνδεσης. Η ιδέα του φορητού μικροδικτύου προήλθε από την έκδοση «νησιώτικης λειτουργίας». Αυτό το απομονωμένο μικροδίκτυο περιλαμβάνει ένα μικρό δίκτυο μονάδων παραγωγής ενέργειας, ιεραρχικά συστήματα ελέγχου και φορτία που μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα από το πρωτεύον δίκτυο ισχύος.

Κατά την ανάπτυξη φορητών μικροδικτύων, οι ερευνητές πρέπει να λαμβάνουν υπόψη την ονομαστική ισχύ και τον τύπο της εφαρμογής. Το μέγεθος του συλλέκτη ενέργειας θα βασίζεται στο πόση ισχύς απαιτείται από την εφαρμογή. Για παράδειγμα, τα ιατρικά εμφυτεύματα είναι περιορισμένα σε μέγεθος και χώρο επειδή απαιτούν μεγάλες μπαταρίες. Ωστόσο, χρησιμοποιώντας τη δύναμη του ιδρώτα, τα εμφυτεύματα θα έχουν τη δυνατότητα να είναι μικρότερα και πιο ευέλικτα.

Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

Το 2022, μια ομάδα νανομηχανικών από το Πανεπιστήμιο του Σαν Ντιέγκο της Καλιφόρνια, δημιούργησε ένα «φορετό μικροδίκτυο» που αποθηκεύει ενέργεια από τον ιδρώτα και την κίνηση, παρέχοντας ισχύ για μικροσκοπικά ηλεκτρονικά. Η συσκευή περιλαμβάνει στοιχεία βιοκαυσίμου, τριβοηλεκτρικές γεννήτριες (νανογεννήτριες) και υπερπυκνωτές. Όλα τα εξαρτήματα είναι εύκαμπτα και πλένονται στο πλυντήριο, καθιστώντας το ιδανικό για πουκάμισο. 

Η ομάδα αναγνώρισε για πρώτη φορά συσκευές συλλογής ιδρώτα το 2013, αλλά η τεχνολογία από τότε έχει γίνει πιο ισχυρή για να φιλοξενεί μικρά ηλεκτρονικά. Το μικροδίκτυο μπορούσε να διατηρήσει ένα ρολόι χειρός LCD (οθόνη υγρών κρυστάλλων) σε λειτουργία για 30 λεπτά κατά τη διάρκεια ενός τρεξίματος 10 λεπτών και μιας συνεδρίας ανάπαυσης 20 λεπτών. Σε αντίθεση με τις τριβοηλεκτρικές γεννήτριες, οι οποίες παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια πριν ο χρήστης μπορέσει να κινηθεί, οι κυψέλες βιοκαυσίμου ενεργοποιούνται από τον ιδρώτα.

Όλα τα μέρη είναι ραμμένα σε ένα πουκάμισο και συνδέονται με λεπτά, εύκαμπτα ασημένια σύρματα τυπωμένα στο ύφασμα και επικαλυμμένα για μόνωση με αδιάβροχο υλικό. Εάν το πουκάμισο δεν πλυθεί με απορρυπαντικό, τα εξαρτήματα δεν θα σπάσουν με επαναλαμβανόμενο λύγισμα, δίπλωμα, τσαλάκωμα ή μούλιασμα σε νερό.

Οι κυψέλες βιοκαυσίμου βρίσκονται μέσα στο πουκάμισο και συλλέγουν ενέργεια από τον ιδρώτα. Εν τω μεταξύ, οι τριβοηλεκτρικές γεννήτριες τοποθετούνται κοντά στη μέση και στα πλάγια του κορμού για να μετατρέψουν την κίνηση σε ηλεκτρική ενέργεια. Και τα δύο αυτά εξαρτήματα συλλαμβάνουν ενέργεια ενώ ο χρήστης περπατά ή τρέχει, και μετά οι υπερπυκνωτές στο εξωτερικό του πουκάμισου αποθηκεύουν ενέργεια προσωρινά για να παρέχουν ισχύ για μικρά ηλεκτρονικά. Οι ερευνητές ενδιαφέρονται να δοκιμάσουν περαιτέρω μελλοντικά σχέδια για την παραγωγή ενέργειας όταν ένα άτομο είναι ανενεργό ή ακίνητο, όπως κάθεται μέσα σε ένα γραφείο.

Εφαρμογές φορητών μικροδικτύων

Ορισμένες εφαρμογές φορητών μικροδικτύων μπορεί να περιλαμβάνουν: 

• Τα έξυπνα ρολόγια και τα ακουστικά Bluetooth φορτίζονται κατά τη διάρκεια άσκησης, τζόκινγκ ή ποδηλασίας.
• Ιατρικά φορητά, όπως βιοτσίπ που τροφοδοτούνται από τις κινήσεις του χρήστη ή τη θερμότητα του σώματος.
• Ρούχα ασύρματης φόρτισης που αποθηκεύει ενέργεια μετά τη χρήση. Αυτή η εξέλιξη μπορεί να επιτρέψει στα ρούχα να μεταδίδουν ενέργεια σε προσωπικά ηλεκτρονικά είδη όπως smartphone και tablet.
• Χαμηλότερες εκπομπές άνθρακα και χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας, καθώς οι άνθρωποι μπορούν να φορτίζουν τα gadget τους ταυτόχρονα ενώ τα χρησιμοποιούν.
• Αυξημένη έρευνα σχετικά με άλλους πιθανούς παράγοντες μορφής φορητών μικροδικτύων, όπως παπούτσια, ρούχα και άλλα αξεσουάρ όπως βραχιολάκια.

Ερωτήσεις προς εξέταση

• Πώς αλλιώς μπορεί μια φορητή πηγή ενέργειας να βελτιώσει τις τεχνολογίες και τις εφαρμογές;
• Πώς μπορεί μια τέτοια συσκευή να σε βοηθήσει στη δουλειά και στις καθημερινές σου εργασίες;