Bärbara mikronät: Drivs av svett

BILDKREDIT:
Bild kredit
iStock

Bärbara mikronät: Drivs av svett

Bärbara mikronät: Drivs av svett

Underrubrik text
Forskare drar nytta av mänsklig rörelse för att driva bärbara enheter.
    • Författare:
    • författarnamn
      Quantumrun Framsyn
    • Januari 4, 2023

    Insiktssammanfattning

    Bärbara teknologiapplikationer inkluderar övervakning av människors hälsa, robotik, gränssnitt mellan människa och maskin och mer. Framstegen med dessa applikationer har lett till ökad forskning om wearables som kan driva sig själva utan ytterligare enheter.

    Bärbara mikronätsammanhang

    Forskare undersöker hur bärbara enheter kan dra nytta av ett personligt mikronät av svettenergi för att utöka deras kapacitet. Ett bärbart mikronät är en samling av energiskördande och lagringskomponenter som gör att elektroniken kan fungera oberoende av batterier. Det personliga mikronätet styrs av ett system för avkänning, visning, dataöverföring och gränssnittshantering. Konceptet med det bärbara mikronätet härrörde från versionen "öläge". Detta isolerade mikronät består av ett litet nätverk av kraftgenereringsenheter, hierarkiska styrsystem och laster som kan fungera oberoende av det primära kraftnätet.

    När forskare utvecklar bärbara mikronät måste forskarna överväga effektklassen och typen av applikation. Storleken på energiskördaren kommer att baseras på hur mycket effekt som krävs av applikationen. Till exempel är medicinska implanterbara produkter begränsade i storlek och utrymme eftersom de kräver stora batterier. Men genom att använda svettkraft skulle implanterbara produkter ha potential att bli mindre och mer mångsidiga.

    Störande inverkan

    År 2022 skapade ett team av nanoingenjörer från University of San Diego, Kalifornien, ett "bärbart mikronät" som lagrar energi från svett och rörelse, vilket ger kraft till liten elektronik. Enheten består av biobränsleceller, triboelektriska generatorer (nanogeneratorer) och superkondensatorer. Alla delar är flexibla och maskintvättbara, vilket gör den idealisk för en skjorta. 

    Gruppen identifierade först svettskördande enheter 2013, men tekniken har sedan dess blivit mer kraftfull för att rymma små elektronik. Mikronätet kunde hålla ett LCD-armbandsur (liquid crystal display) i drift i 30 minuter under en 10-minuters löpning och en 20-minuters viloperiod. Till skillnad från triboelektriska generatorer, som ger elektricitet innan användaren kan röra sig, aktiveras biobränsleceller av svett.

    Alla delar är sydda till en skjorta och sammankopplade med tunna, flexibla silvertrådar tryckta på tyget och belagda för isolering med vattentätt material. Om skjortan inte tvättas med tvättmedel kommer komponenterna inte att gå sönder genom upprepad böjning, vikning, skrynkling eller blötläggning i vatten.

    Biobränslecellerna sitter inne i tröjan och samlar energi från svett. Samtidigt är de triboelektriska generatorerna placerade nära midjan och sidorna av bålen för att omvandla rörelse till elektricitet. Båda dessa komponenter fångar energi medan bäraren går eller springer, varefter superkondensatorer på utsidan av tröjan lagrar energi tillfälligt för att ge ström till liten elektronik. Forskare är intresserade av att ytterligare testa framtida design för att generera ström när en person är inaktiv eller stillastående, till exempel sitter inne på ett kontor.

    Tillämpningar av bärbara mikronät

    Vissa tillämpningar av bärbara mikronät kan inkludera: 

    • Smartklockor och Bluetooth-hörlurar laddas under träning, jogging eller cykelpass.
    • Medicinska wearables som biochips som drivs av bärarens rörelser eller kroppsvärme.
    • Trådlöst laddade kläder som lagrar energi efter att ha burits. Denna utveckling kan göra det möjligt för kläder att överföra kraft till personlig elektronik som smartphones och surfplattor.
    • Lägre koldioxidutsläpp och lägre energiförbrukning eftersom människor kan ladda sina prylar samtidigt medan de använder dem.
    • Ökad forskning om andra potentiella formfaktorer för bärbara mikronät, såsom skor, kläder och andra tillbehör som armband.

    Frågor att överväga

    • Hur annars kan en bärbar energikälla förbättra teknologier och tillämpningar?
    • Hur kan en sådan enhet hjälpa dig i ditt arbete och dina dagliga uppgifter?

    Insiktsreferenser

    Följande populära och institutionella länkar hänvisades till för denna insikt: