Nosljive mikromreže: Napaja se z znojem

• Avtor:
• ime avtorja

  Quantumrun Foresight
• Januar 4, 2023

Povzetek vpogleda

Aplikacije nosljive tehnologije vključujejo spremljanje zdravja ljudi, robotiko, vmesnik med človekom in strojem itd. Napredek teh aplikacij je pripeljal do povečanih raziskav nosljivih naprav, ki se lahko napajajo same od sebe brez dodatnih naprav.

Kontekst nosljivih mikromrež

Raziskovalci raziskujejo, kako lahko nosljive naprave izkoristijo prilagojeno mikromrežo potne energije za razširitev svojih zmogljivosti. Nosljivo mikromrežje je zbirka komponent za zbiranje in shranjevanje energije, ki omogočajo delovanje elektronike neodvisno od baterij. Osebno mikromrežo krmili sistem za zaznavanje, prikazovanje, prenos podatkov in upravljanje vmesnika. Koncept nosljive mikromreže je izpeljan iz različice »otočnega načina«. To izolirano mikroomrežje obsega majhno omrežje enot za proizvodnjo električne energije, hierarhičnih nadzornih sistemov in bremen, ki lahko delujejo neodvisno od primarnega električnega omrežja.

Pri razvoju nosljivih mikromrež morajo raziskovalci upoštevati nazivno moč in vrsto aplikacije. Velikost zbiralnika energije bo temeljila na tem, koliko energije potrebuje aplikacija. Medicinski vsadki imajo na primer omejeno velikost in prostor, ker potrebujejo velike baterije. Vendar pa bi z uporabo moči znoja lahko vsadki postali manjši in bolj vsestranski.

Moteč vpliv

Leta 2022 je skupina nanoinženirjev z Univerze v San Diegu v Kaliforniji ustvarila »nosljivo mikromrežo«, ki shranjuje energijo iz znoja in gibanja ter zagotavlja energijo za drobno elektroniko. Napravo sestavljajo biogorivne celice, triboelektrični generatorji (nanogeneratorji) in superkondenzatorji. Vsi deli so fleksibilni in pralni v pralnem stroju, zato je idealen za srajco. 

Skupina je leta 2013 prvič identificirala naprave za zbiranje znoja, vendar je tehnologija od takrat postala zmogljivejša za prilagoditev majhni elektroniki. Mikromreža bi lahko omogočila delovanje ročne ure LCD (zaslon s tekočimi kristali) 30 minut med 10-minutnim tekom in 20-minutnim počitkom. Za razliko od triboelektričnih generatorjev, ki zagotavljajo elektriko, preden se uporabnik lahko premakne, se biogorivne celice aktivirajo z znojem.

Vsi deli so všiti v srajco in povezani s tankimi, upogljivimi srebrnimi žicami, natisnjenimi na tkanini in prevlečenimi za izolacijo z vodoodpornim materialom. Če srajce ne operete z detergentom, se komponente ne bodo pokvarile zaradi večkratnega upogibanja, zgibanja, mečkanja ali namakanja v vodi.

Biogorivne celice se nahajajo znotraj srajce in zbirajo energijo iz potu. Medtem so triboelektrični generatorji nameščeni blizu pasu in stranic trupa, da pretvarjajo gibanje v elektriko. Obe komponenti zajemata energijo, medtem ko uporabnik hodi ali teče, nato pa superkondenzatorji na zunanji strani majice začasno shranijo energijo, da zagotovijo energijo za majhno elektroniko. Raziskovalci so zainteresirani za nadaljnje preizkušanje prihodnjih modelov za ustvarjanje energije, ko je oseba neaktivna ali miruje, kot je sedenje v pisarni.

Uporaba nosljivih mikromrež

Nekatere uporabe nosljivih mikromrež lahko vključujejo: 

• Pametne ure in slušalke Bluetooth se polnijo med vadbo, tekom ali kolesarjenjem.
• Medicinski nosljivi izdelki, kot so biočipi, ki se napajajo z gibi ali telesno toploto uporabnika.
• Brezžično polnjenje oblačil, ki shranjujejo energijo po nošenju. Ta razvoj lahko omogoči, da oblačila prenašajo moč na osebno elektroniko, kot so pametni telefoni in tablični računalniki.
• Nižje emisije ogljika in manjša poraba energije, saj lahko ljudje svoje pripomočke polnijo hkrati, medtem ko jih uporabljajo.
• Okrepljene raziskave o drugih potencialnih dejavnikih oblike nosljivih mikromrež, kot so čevlji, oblačila in drugi dodatki, kot so zapestnice.

Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

• Kako drugače lahko nosljivi vir energije izboljša tehnologije in aplikacije?
• Kako vam lahko taka naprava pomaga pri delu in vsakodnevnih opravilih?