Poręczne mikrosieci: napędzane potem

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 4 stycznia 2023 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Zastosowania technologii ubieralnych obejmują monitorowanie zdrowia ludzi, robotykę, interfejsy człowiek-maszyna i wiele innych. Postęp tych aplikacji doprowadził do wzmożonych badań nad urządzeniami do noszenia, które mogą zasilać się same bez dodatkowych urządzeń.

Kontekst mikrosieci do noszenia

Naukowcy badają, w jaki sposób urządzenia do noszenia mogą czerpać korzyści ze spersonalizowanej mikrosieci energii potu, aby rozszerzyć swoje możliwości. Noszona mikrosieć to zbiór elementów zbierających i magazynujących energię, które pozwalają elektronice działać niezależnie od baterii. Osobista mikrosieć jest kontrolowana przez system wykrywania, wyświetlania, przesyłania danych i zarządzania interfejsem. Koncepcja mikrosieci do noszenia wywodzi się z wersji „trybu wyspowego”. Ta izolowana mikrosieć składa się z małej sieci jednostek wytwarzania energii, hierarchicznych systemów sterowania i obciążeń, które mogą działać niezależnie od podstawowej sieci energetycznej.

Opracowując mikrosieci do noszenia, badacze muszą wziąć pod uwagę moc znamionową i rodzaj zastosowania. Rozmiar kombajnu energii będzie oparty na tym, ile mocy wymaga aplikacja. Na przykład implanty medyczne mają ograniczone rozmiary i miejsce, ponieważ wymagają dużych baterii. Jednak dzięki wykorzystaniu mocy potu implanty mogłyby być mniejsze i bardziej wszechstronne.

Zakłócający wpływ

W 2022 roku zespół nanoinżynierów z University of San Diego w Kalifornii stworzył „poręczną mikrosieć”, która magazynuje energię z potu i ruchu, zapewniając zasilanie maleńkiej elektronice. W skład urządzenia wchodzą ogniwa biopaliwowe, generatory tryboelektryczne (nanogeneratory) oraz superkondensatory. Wszystkie części są elastyczne i można je prać w pralce, dzięki czemu idealnie nadaje się na koszulę. 

Grupa po raz pierwszy zidentyfikowała urządzenia do zbierania potu w 2013 roku, ale od tego czasu technologia stała się potężniejsza, aby pomieścić małą elektronikę. Mikrosieć może utrzymywać zegarek na rękę LCD (wyświetlacz ciekłokrystaliczny) działający przez 30 minut podczas 10-minutowego biegu i 20-minutowej sesji odpoczynku. W przeciwieństwie do generatorów tryboelektrycznych, które dostarczają energię elektryczną, zanim użytkownik będzie mógł się poruszyć, ogniwa biopaliwowe są aktywowane przez pot.

Wszystkie części są wszyte w koszulę i połączone cienkimi, elastycznymi srebrnymi drutami nadrukowanymi na tkaninie i pokrytymi wodoodpornym materiałem dla izolacji. Jeśli koszula nie jest prana w detergentach, jej elementy nie zniszczą się w wyniku wielokrotnego zginania, składania, gniecenia czy moczenia w wodzie.

Ogniwa biopaliwowe znajdują się wewnątrz koszulki i pobierają energię z potu. Tymczasem generatory tryboelektryczne są umieszczone w pobliżu talii i boków tułowia, aby przekształcić ruch w energię elektryczną. Oba te komponenty wychwytują energię, gdy użytkownik chodzi lub biega, po czym superkondensatory na zewnątrz koszulki tymczasowo magazynują energię, aby zapewnić zasilanie małej elektroniki. Naukowcy są zainteresowani dalszym testowaniem przyszłych projektów generowania energii, gdy osoba jest nieaktywna lub nieruchoma, na przykład siedzi w biurze.

Zastosowania nadających się do noszenia mikrosiatek

Niektóre zastosowania mikrosieci do noszenia mogą obejmować: 

• Smartwatche i słuchawki Bluetooth ładowane podczas ćwiczeń, joggingu lub jazdy na rowerze.
• Medyczne urządzenia do noszenia, takie jak biochipy, zasilane ruchami użytkownika lub ciepłem ciała.
• Bezprzewodowe ładowanie odzieży magazynującej energię po założeniu. Ten rozwój może pozwolić odzieży na przekazywanie mocy do elektroniki osobistej, takiej jak smartfony i tablety.
• Niższa emisja dwutlenku węgla i mniejsze zużycie energii, ponieważ ludzie mogą jednocześnie ładować swoje gadżety podczas ich używania.
• Zwiększone badania nad innymi potencjalnymi formami mikrosiatek do noszenia, takich jak buty, odzież i inne akcesoria, takie jak opaski na rękę.

Pytania do rozważenia

• W jaki inny sposób przenośne źródło energii może udoskonalić technologie i zastosowania?
• Jak takie urządzenie może Ci pomóc w pracy i codziennych zadaniach?