Nešiojami mikro tinkleliai: maitinami prakaitu

• Autorius:
• autoriaus vardas

  Quantumrun Foresight
• Sausis 4, 2023

Įžvalgos santrauka

Nešiojamų technologijų taikymas apima žmonių sveikatos stebėjimą, robotiką, žmogaus ir mašinos sąsają ir kt. Dėl šių programų pažangos padaugėjo nešiojamųjų įrenginių, kurie gali veikti be papildomų įrenginių, tyrimų.

Nešiojamų mikrotinklelių kontekstas

Tyrėjai tiria, kaip nešiojami prietaisai gali gauti naudos iš suasmeninto prakaito energijos mikro tinklelio, kad padidintų savo galimybes. Nešiojamasis mikrotinklas yra energijos surinkimo ir kaupimo komponentų rinkinys, leidžiantis elektronikai veikti nepriklausomai nuo baterijų. Asmeninį mikrotinklelį valdo jutimo, rodymo, duomenų perdavimo ir sąsajos valdymo sistema. Nešiojamo mikrotinklo koncepcija buvo kilusi iš „salos režimo“ versijos. Šis izoliuotas mikrotinklas apima nedidelį elektros energijos gamybos įrenginių tinklą, hierarchines valdymo sistemas ir apkrovas, kurios gali veikti nepriklausomai nuo pirminio elektros tinklo.

Kurdami nešiojamus mikrotinklus, mokslininkai turi atsižvelgti į galios įvertinimą ir taikymo tipą. Energijos kombaino dydis priklausys nuo to, kiek galios reikia programai. Pavyzdžiui, medicininių implantuojamų prietaisų dydis ir erdvė yra riboti, nes jiems reikia didelių baterijų. Tačiau naudojant prakaito energiją, implantuojami daiktai gali būti mažesni ir universalesni.

Trikdantis poveikis

2022 m. nanoinžinierių komanda iš San Diego universiteto Kalifornijoje sukūrė „nešiojamą mikrotinklelį“, kuris kaupia prakaito ir judėjimo energiją ir tiekia energiją mažai elektronikai. Įrenginį sudaro biokuro elementai, triboelektriniai generatoriai (nanogeneratoriai) ir superkondensatoriai. Visos dalys yra lanksčios ir plaunamos mašinoje, todėl puikiai tinka marškiniams. 

Grupė pirmą kartą nustatė prakaito surinkimo įrenginius 2013 m., tačiau nuo to laiko technologija tapo galingesnė, kad tilptų maža elektronika. Mikrotinklelis galėtų išlaikyti LCD (skystųjų kristalų ekrano) rankinį laikrodį veikti 30 minučių 10 minučių bėgimo ir 20 minučių poilsio metu. Skirtingai nuo triboelektrinių generatorių, kurie tiekia elektrą prieš vartotojui pajudėjus, biokuro elementus aktyvuoja prakaitas.

Visos dalys yra susiūtos į marškinius ir sujungtos plonomis, lanksčiomis sidabrinėmis vielomis, atspausdintomis ant audinio ir padengtos vandeniui atsparia medžiaga izoliacijai. Jei marškiniai neskalbiami su skalbimo priemone, komponentai nesuirs dėl pakartotinio lenkimo, lankstymo, glamžymo ar mirkymo vandenyje.

Biokuro elementai yra marškinėlių viduje ir surenka energiją iš prakaito. Tuo tarpu triboelektriniai generatoriai yra šalia juosmens ir liemens šonų, kad judesys būtų paverstas elektra. Abu šie komponentai sugauna energiją dėvinčiajam vaikščiojant ar bėgiojant, o po to marškinėlių išorėje esantys superkondensatoriai laikinai kaupia energiją, kad aprūpintų energiją mažais elektronikos įrenginiais. Tyrėjai domisi tolesniu būsimų projektų, skirtų energijos generavimui, kai žmogus yra neaktyvus arba nejudantis, pavyzdžiui, sėdi biure, bandymais.

Nešiojamų mikrogardelių pritaikymas

Kai kurios nešiojamųjų mikrotinklelių taikymo sritys gali būti: 

• Išmanieji laikrodžiai ir „Bluetooth“ ausinės kraunamos mankštos, bėgiojimo ar važiavimo dviračiu metu.
• Medicininiai nešiojami prietaisai, pvz., biolustai, maitinami naudotojo judesiais arba kūno šiluma.
• Belaidžiu būdu įkraunami drabužiai, taupantys energiją po dėvėjimo. Ši plėtra gali leisti drabužiams perduoti energiją asmeninei elektronikai, pavyzdžiui, išmaniesiems telefonams ir planšetiniams kompiuteriams.
• Mažesnis anglies dvideginio išmetimas ir mažesnės energijos sąnaudos, nes žmonės gali vienu metu įkrauti savo prietaisus jais naudodami.
• Padaugėjo kitų galimų nešiojamųjų mikrotinklelių formų, pvz., batų, drabužių ir kitų aksesuarų, tokių kaip apyrankės, tyrimų.

Klausimai, kuriuos reikia apsvarstyti

• Kaip kitaip nešiojamas energijos šaltinis gali pagerinti technologijas ir pritaikymą?
• Kaip toks prietaisas gali jums padėti atliekant darbus ir kasdienes užduotis?