Microgriglie indossabili: alimentate dal sudore

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  Preveggenza quantistica
• Gennaio 4, 2023

Riepilogo approfondimenti

Le applicazioni della tecnologia indossabile includono il monitoraggio della salute umana, la robotica, l'interfaccia uomo-macchina e altro ancora. Il progresso di queste applicazioni ha portato a una maggiore ricerca sui dispositivi indossabili che possono autoalimentarsi senza dispositivi aggiuntivi.

Contesto delle microgriglie indossabili

I ricercatori stanno esplorando come i dispositivi indossabili possano trarre vantaggio da una microrete personalizzata di energia del sudore per estendere le loro capacità. Una microrete indossabile è una raccolta di componenti per la raccolta e lo stoccaggio di energia che consentono all'elettronica di funzionare indipendentemente dalle batterie. La microrete personale è controllata da un sistema di rilevamento, visualizzazione, trasferimento dati e gestione dell'interfaccia. Il concetto di microrete indossabile è stato derivato dalla versione "modalità isola". Questa microrete isolata comprende una piccola rete di unità di generazione di energia, sistemi di controllo gerarchici e carichi che possono funzionare indipendentemente dalla rete elettrica primaria.

Nello sviluppo di microgrid indossabili, i ricercatori devono considerare la potenza nominale e il tipo di applicazione. La dimensione dell'energy harvester si baserà sulla quantità di energia richiesta dall'applicazione. Ad esempio, gli impiantabili medici hanno dimensioni e spazio limitati perché richiedono batterie di grandi dimensioni. Tuttavia, utilizzando il potere del sudore, gli impiantabili avrebbero il potenziale per essere più piccoli e più versatili.

Impatto dirompente

Nel 2022, un team di nanoingegneri dell'Università di San Diego, in California, ha creato una "microgriglia indossabile" che immagazzina energia dal sudore e dal movimento, fornendo energia per minuscoli dispositivi elettronici. Il dispositivo comprende celle a biocarburante, generatori triboelettrici (nanogeneratori) e supercondensatori. Tutte le parti sono flessibili e lavabili in lavatrice, il che lo rende ideale per una camicia. 

Il gruppo ha identificato per la prima volta i dispositivi per la raccolta del sudore nel 2013, ma da allora la tecnologia è diventata più potente per ospitare piccoli dispositivi elettronici. La microrete potrebbe mantenere in funzione un orologio da polso LCD (display a cristalli liquidi) per 30 minuti durante una sessione di corsa di 10 minuti e una sessione di riposo di 20 minuti. A differenza dei generatori triboelettrici, che forniscono elettricità prima che l'utente possa muoversi, le celle a biocarburante vengono attivate dal sudore.

Tutte le parti sono cucite in una camicia e collegate da fili d'argento sottili e flessibili stampati sul tessuto e rivestiti per l'isolamento con materiale impermeabile. Se la maglietta non viene lavata con detersivo, i componenti non si rompono piegandosi, piegandosi, accartocciandosi o immergendosi ripetutamente in acqua.

Le celle a biocarburante si trovano all'interno della maglia e raccolgono energia dal sudore. Nel frattempo, i generatori triboelettrici sono posizionati vicino alla vita e ai lati del busto per convertire il movimento in elettricità. Entrambi questi componenti catturano energia mentre chi li indossa cammina o corre, dopodiché i supercondensatori all'esterno della maglietta immagazzinano temporaneamente energia per fornire energia a piccoli dispositivi elettronici. I ricercatori sono interessati a testare ulteriormente i progetti futuri per generare energia quando una persona è inattiva o stazionaria, ad esempio seduta all'interno di un ufficio.

Applicazioni di microgriglie indossabili

Alcune applicazioni di microgrid indossabili possono includere: 

• Smartwatch e auricolari Bluetooth in carica durante una sessione di allenamento, jogging o ciclismo.
• Dispositivi medici indossabili come biochip alimentati dai movimenti di chi li indossa o dal calore corporeo.
• Indumenti di ricarica wireless che immagazzinano energia dopo essere stati indossati. Questo sviluppo potrebbe consentire all'abbigliamento di trasmettere energia all'elettronica personale come smartphone e tablet.
• Minori emissioni di carbonio e minor consumo di energia poiché le persone possono caricare i propri gadget contemporaneamente mentre li utilizzano.
• Aumento della ricerca su altri potenziali fattori di forma di microgrid indossabili, come scarpe, abbigliamento e altri accessori come i braccialetti.

Domande da considerare

• In quale altro modo una fonte di energia indossabile può migliorare tecnologie e applicazioni?
• In che modo un dispositivo del genere può aiutarti nel tuo lavoro e nelle tue attività quotidiane?