Puettavat mikroritilät: Virtalähteenä hiki

• Kirjoittaja:
• tekijän nimi

  Quantumrun Foresight
• Tammikuu 4, 2023

Havainnon yhteenveto

Puettavia teknologiasovelluksia ovat ihmisten terveyden seuranta, robotiikka, ihmisen ja koneen välinen rajapinta ja paljon muuta. Näiden sovellusten edistyminen on johtanut lisääntyneeseen tutkimukseen puetettavista laitteista, jotka voivat toimia itse ilman lisälaitteita.

Puettavat mikrogridit

Tutkijat tutkivat, kuinka puettavat laitteet voivat hyötyä henkilökohtaisesta hikienergian mikroverkosta laajentaakseen ominaisuuksiaan. Puettava mikroverkko on kokoelma energiaa kerääviä ja varastoivia komponentteja, jotka mahdollistavat elektroniikan toiminnan akuista riippumatta. Henkilökohtaista mikrogridiä ohjaa tunnistus-, näyttö-, tiedonsiirto- ja käyttöliittymähallintajärjestelmä. Puettavan mikroverkon käsite on johdettu "saarimoodi" -versiosta. Tämä eristetty mikroverkko käsittää pienen verkon sähköntuotantoyksiköitä, hierarkkisia ohjausjärjestelmiä ja kuormia, jotka voivat toimia primääriverkosta riippumatta.

Puettavia mikroverkkoja kehitettäessä tutkijoiden on otettava huomioon teholuokitus ja sovellustyyppi. Energiankerääjän koko määräytyy sen mukaan, kuinka paljon tehoa sovellus tarvitsee. Esimerkiksi lääketieteelliset implantoitavat tuotteet ovat kooltaan ja tilaltaan rajallisia, koska ne vaativat suuria paristoja. Hikivoimaa käyttämällä implantoitavat tuotteet voisivat kuitenkin olla pienempiä ja monipuolisempia.

Häiritsevä vaikutus

Vuonna 2022 nanoinsinöörien tiimi San Diegon yliopistosta Kaliforniasta loi "puettavan mikroverkon", joka varastoi hien ja liikkeen energiaa ja tarjoaa virtaa pienelle elektroniikalle. Laite sisältää biopolttokennoja, tribosähkögeneraattoreita (nanogeneraattoreita) ja superkondensaattoreita. Kaikki osat ovat joustavia ja konepestäviä, joten ne ovat ihanteellisia paidalle. 

Ryhmä tunnisti ensimmäisen kerran hikeä keräävät laitteet vuonna 2013, mutta tekniikka on sittemmin kasvanut tehokkaammaksi pieneen elektroniikkaan. Mikroverkko voisi pitää LCD (nestekidenäyttö) -rannekellon toiminnassa 30 minuuttia 10 minuutin juoksun ja 20 minuutin lepoistunnon aikana. Toisin kuin tribosähköiset generaattorit, jotka tuottavat sähköä ennen kuin käyttäjä voi liikkua, biopolttoainekennot aktivoituvat hien vaikutuksesta.

Kaikki osat on ommeltu paidaksi ja yhdistetty ohuilla, taipuisilla hopealangoilla, jotka on painettu kankaaseen ja päällystetty eristystä varten vedenpitävällä materiaalilla. Jos paitaa ei pestä pesuaineella, osat eivät hajoa toistuvan taivutuksen, taittamisen, rypistymisen tai vedessä liotuksen seurauksena.

Biopolttoainekennot sijaitsevat paidan sisällä ja keräävät energiaa hiesta. Samaan aikaan tribosähköiset generaattorit sijoitetaan lähelle vartalon vyötäröä ja sivuja liikkeen muuntamiseksi sähköksi. Molemmat komponentit keräävät energiaa käyttäjän kävellessä tai juosten, minkä jälkeen paidan ulkopinnalla olevat superkondensaattorit varastoivat energiaa väliaikaisesti tuottaakseen virtaa pienelle elektroniikalle. Tutkijat ovat kiinnostuneita testaamaan edelleen tulevia suunnitelmia sähkön tuottamiseksi, kun henkilö on passiivinen tai paikallaan, kuten istuu toimistossa.

Puettavien mikroristikkojen sovellukset

Joitakin puettavien mikroristikkojen sovelluksia voivat olla: 

• Älykellot ja Bluetooth-kuulokkeet latautuvat harjoituksen, lenkkeilyn tai pyöräilyn aikana.
• Lääketieteelliset puettavat laitteet, kuten biosirut, jotka saavat virtansa käyttäjän liikkeistä tai kehon lämmöstä.
• Langattomat vaatteet lataavat energiaa käytön jälkeen. Tämä kehitys saattaa mahdollistaa vaatteiden välittämisen tehon henkilökohtaiseen elektroniikkaan, kuten älypuhelimiin ja tabletteihin.
• Pienemmät hiilidioksidipäästöt ja pienempi energiankulutus, koska ihmiset voivat ladata laitteitaan samanaikaisesti niitä käyttäessään.
• Lisääntynyt tutkimus puettavien mikroristikkojen muista mahdollisista muototekijöistä, kuten kengistä, vaatteista ja muista lisävarusteista, kuten rannekkeista.

Pohdittavia kysymyksiä

• Kuinka muuten puettava energialähde voi parantaa teknologioita ja sovelluksia?
• Miten tällainen laite voi auttaa sinua työssäsi ja päivittäisissä tehtävissäsi?