Nositeľné mikromriežky: Poháňané potom

• Autor:
• meno autora

  Predvídavosť Quantumrun
• Januára 4, 2023

Súhrn prehľadu

Aplikácie nositeľných technológií zahŕňajú monitorovanie ľudského zdravia, robotiku, prepojenie medzi človekom a strojom a ďalšie. Pokrok týchto aplikácií viedol k zvýšenému výskumu nositeľných zariadení, ktoré sa dokážu napájať bez ďalších zariadení.

Kontext nositeľných mikromriežok

Výskumníci skúmajú, ako môžu nositeľné zariadenia profitovať z personalizovanej mikromriežky energie potu na rozšírenie svojich schopností. Nositeľná mikromriežka je súbor komponentov na zber a skladovanie energie, ktoré umožňujú elektronike fungovať nezávisle od batérií. Osobná mikromriežka je riadená systémom na snímanie, zobrazovanie, prenos dát a správu rozhrania. Koncept nositeľnej mikromriežky bol odvodený od verzie „ostrovného režimu“. Táto izolovaná mikrosieť obsahuje malú sieť jednotiek na výrobu energie, hierarchické riadiace systémy a záťaže, ktoré môžu fungovať nezávisle od primárnej elektrickej siete.

Pri vývoji nositeľných mikromriežok musia výskumníci zvážiť výkon a typ aplikácie. Veľkosť zberača energie bude závisieť od toho, koľko energie si aplikácia vyžaduje. Napríklad medicínske implantovateľné zariadenia sú obmedzené veľkosťou a priestorom, pretože vyžadujú veľké batérie. Použitím sily potu by však implantovateľné pomôcky mali potenciál byť menšie a všestrannejšie.

Rušivý vplyv

V roku 2022 tím nanoinžinierov z University of San Diego v Kalifornii vytvoril „nositeľnú mikromriežku“, ktorá uchováva energiu z potu a pohybu a poskytuje energiu pre drobnú elektroniku. Zariadenie obsahuje biopalivové články, triboelektrické generátory (nanogenerátory) a superkondenzátory. Všetky časti sú flexibilné a možno ich prať v práčke, vďaka čomu je ideálny na košeľu. 

Skupina prvýkrát identifikovala zariadenia na zachytávanie potu v roku 2013, ale odvtedy sa táto technológia stala výkonnejšou, aby vyhovovala malej elektronike. Mikromriežka dokáže udržať náramkové hodinky s LCD (displej z tekutých kryštálov) v prevádzke 30 minút počas 10-minútového behu a 20-minútového odpočinku. Na rozdiel od triboelektrických generátorov, ktoré dodávajú elektrinu skôr, ako sa používateľ môže pohnúť, biopalivové články sú aktivované potom.

Všetky diely sú všité do košele a spojené tenkými, ohybnými striebornými drôtikmi vytlačenými na látke a potiahnuté pre izoláciu vodeodolným materiálom. Ak košeľu nevyperiete saponátom, komponenty sa opakovaným ohýbaním, skladaním, krčením alebo namáčaním vo vode nerozložia.

Biopalivové články sú umiestnené vo vnútri trička a zbierajú energiu z potu. Medzitým sú triboelektrické generátory umiestnené v blízkosti pásu a bokov trupu, aby premenili pohyb na elektrinu. Obidva tieto komponenty zachytávajú energiu, keď nositeľ kráča alebo beží, po čom superkondenzátory na vonkajšej strane trička dočasne ukladajú energiu, aby poskytli energiu pre malú elektroniku. Výskumníci majú záujem o ďalšie testovanie budúcich návrhov na generovanie energie, keď je osoba neaktívna alebo nehybná, napríklad sedí v kancelárii.

Aplikácie nositeľných mikromriežok

Niektoré aplikácie nositeľných mikromriežok môžu zahŕňať: 

• Inteligentné hodinky a slúchadlá Bluetooth sa nabíjajú počas cvičenia, joggingu alebo bicyklovania.
• Lekárske nositeľné zariadenia, ako sú biočipy, ktoré sú poháňané pohybmi nositeľa alebo telesným teplom.
• Bezdrôtové nabíjanie oblečenia akumulujúceho energiu po nosení. Tento vývoj môže umožniť oblečeniu prenášať energiu do osobnej elektroniky, ako sú smartfóny a tablety.
• Nižšie emisie uhlíka a nižšia spotreba energie, pretože ľudia môžu svoje prístroje nabíjať súčasne pri ich používaní.
• Intenzívnejší výskum ďalších potenciálnych tvarových faktorov nositeľných mikromriežok, ako sú topánky, odevy a ďalšie doplnky, ako sú náramky.

Otázky na zváženie

• Ako inak môže nositeľný zdroj energie zlepšiť technológie a aplikácie?
• Ako vám môže takéto zariadenie pomôcť pri práci a každodenných úlohách?