Viselhető mikrorácsok: izzadtsággal működik

• Szerző:
• Szerző neve

  Quantumrun Foresight
• Január 4, 2023

Insight összefoglaló

A hordható technológiai alkalmazások közé tartozik az emberi egészség megfigyelése, a robotika, az ember-gép interfész stb. Ezeknek az alkalmazásoknak a fejlődése megnövekedett kutatásokhoz vezetett az olyan hordható eszközökkel kapcsolatban, amelyek további eszközök nélkül is képesek önmagukat táplálni.

Viselhető mikrorács kontextus

A kutatók azt vizsgálják, hogy a hordható eszközök hogyan profitálhatnak egy személyre szabott izzadságenergia mikrorácsból, hogy bővítsék képességeiket. A hordható mikrorács olyan energiagyűjtő és -tároló alkatrészek gyűjteménye, amelyek lehetővé teszik az elektronika akkumulátoroktól független működését. A személyes mikrogridet egy érzékelési, megjelenítési, adatátviteli és interfészkezelési rendszer vezérli. A hordható mikrorács koncepciója a „sziget módú” változatból származik. Ez az elszigetelt mikrohálózat áramtermelő egységek, hierarchikus vezérlőrendszerek és terhelések kis hálózatából áll, amelyek az elsődleges villamosenergia-hálózattól függetlenül működhetnek.

A hordható mikrorácsok fejlesztésekor a kutatóknak figyelembe kell venniük a teljesítményt és az alkalmazás típusát. Az energiagyűjtő mérete attól függ, hogy mennyi energiát igényel az alkalmazás. Például az orvosi beültethető eszközök mérete és helye korlátozott, mert nagy akkumulátort igényelnek. A verejtékerő használatával azonban a beültethető eszközök kisebbek és sokoldalúbbak lehetnek.

Bomlasztó hatás

2022-ben a kaliforniai San Diego Egyetem nanomérnökeiből álló csapat egy „viselhető mikrorácsot” hozott létre, amely az izzadságból és a mozgásból származó energiát tárolja, és energiát biztosít az apró elektronikák számára. Az eszköz bioüzemanyag cellákat, triboelektromos generátorokat (nanogenerátorokat) és szuperkondenzátorokat tartalmaz. Minden alkatrésze rugalmas és mosógépben mosható, így ideális inghez. 

A csoport először 2013-ban azonosított izzadsággyűjtő eszközöket, de a technológia azóta erősebbé vált, hogy befogadja a kis elektronikai eszközöket. A mikrorács képes egy LCD (folyadékkristályos kijelző) karórát 30 percig működésben tartani egy 10 perces futás és egy 20 perces pihenő alatt. Ellentétben a triboelektromos generátorokkal, amelyek áramot szolgáltatnak, mielőtt a felhasználó megmozdulhatna, a bioüzemanyag-cellákat az izzadság aktiválja.

Minden alkatrész egy ingbe van varrva, és vékony, rugalmas ezüsthuzalokkal van összekötve, amelyek a szövetre vannak nyomtatva és vízálló anyaggal bevonva a szigetelés érdekében. Ha az inget nem mossuk ki mosószerrel, az alkatrészek nem esnek le az ismételt hajlítás, hajtogatás, gyűrődés vagy vízben való áztatás következtében.

A bioüzemanyag cellák az ing belsejében helyezkednek el, és az izzadságból gyűjtik az energiát. Eközben a triboelektromos generátorokat a törzs dereka és oldala közelében helyezik el, hogy a mozgást elektromossággá alakítsák. Mindkét komponens felfogja az energiát, miközben a viselője sétál vagy fut, majd az ing külső oldalán lévő szuperkondenzátorok átmenetileg tárolják az energiát, hogy energiát biztosítsanak a kis elektronikai eszközök számára. A kutatók további tesztelése iránt érdeklődnek a jövőbeli tervek további tesztelése iránt, amelyek segítségével áramot termelhetnek, amikor egy személy inaktív vagy mozdulatlan, például irodában ül.

Hordható mikrorácsok alkalmazásai

A hordható mikrorácsok egyes alkalmazásai a következők lehetnek: 

• Okosórák és Bluetooth fülhallgatók edzés, kocogás vagy kerékpározás közben töltődnek.
• Orvosi hordható eszközök, például biochipek, amelyek a viselő mozgásától vagy testhőjétől működnek.
• Vezeték nélkül tölthető ruha, amely energiát tárol a viselés után. Ez a fejlesztés lehetővé teheti, hogy a ruházat energiát továbbítson a személyes elektronikai eszközöknek, például okostelefonoknak és táblagépeknek.
• Alacsonyabb szén-dioxid-kibocsátás és alacsonyabb energiafogyasztás, mivel az emberek egyidejűleg tölthetik fel kütyüjüket használat közben.
• Fokozott kutatás folyik a hordható mikrorácsok egyéb lehetséges formai tényezőiről, mint például cipők, ruházati cikkek és egyéb kiegészítők, például csuklópántok.

Megfontolandó kérdések

• Hogyan fejleszthet még egy hordható energiaforrás a technológiákat és az alkalmazásokat?
• Hogyan segíthet egy ilyen eszköz a munkájában és a napi feladataiban?