Giyilebilir mikro şebekeler: Gücünü terden alıyor

• Yazar:
• Yazar adı

  Kuantumrun Öngörüsü
• Ocak 4, 2023

Analiz özeti

Giyilebilir teknoloji uygulamaları arasında insan sağlığı izleme, robotik, insan-makine arabirimi ve daha fazlası bulunur. Bu uygulamaların ilerlemesi, ek cihazlar olmadan kendi kendine güç sağlayabilen giyilebilir cihazlarla ilgili araştırmaların artmasına neden oldu.

Giyilebilir mikro şebekeler bağlamı

Araştırmacılar, giyilebilir cihazların yeteneklerini genişletmek için kişiselleştirilmiş bir ter enerjisi mikro şebekesinden nasıl yararlanabileceğini araştırıyorlar. Giyilebilir bir mikro şebeke, elektroniğin pillerden bağımsız olarak çalışmasına izin veren bir enerji toplama ve depolama bileşenleri koleksiyonudur. Kişisel mikro şebeke, algılama, görüntüleme, veri aktarımı ve arayüz yönetimi için bir sistem tarafından kontrol edilir. Giyilebilir mikro şebeke kavramı, "ada modu" versiyonundan türetilmiştir. Bu izole edilmiş mikro şebeke, küçük bir güç üretim birimleri ağını, hiyerarşik kontrol sistemlerini ve birincil güç şebekesinden bağımsız olarak çalışabilen yükleri içerir.

Araştırmacılar, giyilebilir mikro şebekeler geliştirirken güç derecesini ve uygulama türünü dikkate almalıdır. Enerji toplayıcının boyutu, uygulamanın ne kadar güç gerektirdiğine bağlı olacaktır. Örneğin, tıbbi implante edilebilir cihazların boyutu ve alanı sınırlıdır, çünkü büyük piller gerektirirler. Bununla birlikte, ter gücü kullanıldığında, implante edilebilirler daha küçük ve daha çok yönlü olma potansiyeline sahip olacaktır.

Yıkıcı etki

2022'de California, San Diego Üniversitesi'nden bir nanomühendis ekibi, ter ve hareketten elde edilen enerjiyi depolayarak küçük elektronik cihazlara güç sağlayan "giyilebilir bir mikro şebeke" yarattı. Cihaz, biyoyakıt hücreleri, triboelektrik jeneratörler (nanojeneratörler) ve süper kapasitörler içerir. Tüm parçalar esnektir ve makinede yıkanabilir, bu da onu bir gömlek için ideal kılar. 

Grup ilk olarak 2013 yılında ter toplama cihazlarını tanımladı, ancak teknoloji o zamandan beri küçük elektronik cihazları barındıracak şekilde daha güçlü hale geldi. Mikro şebeke, bir LCD (sıvı kristal ekran) kol saatini 30 dakikalık bir çalışma ve 10 dakikalık bir dinlenme seansı sırasında 20 dakika boyunca çalıştırabilir. Kullanıcı hareket etmeden önce elektrik sağlayan triboelektrik jeneratörlerinin aksine, biyoyakıt hücreleri ter ile aktive edilir.

Tüm parçalar bir gömlek şeklinde dikilmiş ve kumaş üzerine basılmış ince, esnek gümüş tellerle birleştirilmiş ve yalıtım için su geçirmez malzeme ile kaplanmıştır. Gömlek deterjanla yıkanmazsa, bileşenler tekrar tekrar bükme, katlama, buruşturma veya suya batırma yoluyla bozulmaz.

Biyoyakıt hücreleri gömleğin içinde bulunur ve terden enerji toplar. Bu arada triboelektrik jeneratörler, hareketi elektriğe dönüştürmek için gövdenin beline ve yanlarına yakın bir yere yerleştirilir. Bu bileşenlerin her ikisi de, kullanıcı yürürken veya koşarken enerjiyi yakalar ve ardından gömleğin dış tarafındaki süper kapasitörler, küçük elektronik cihazlara güç sağlamak için geçici olarak enerji depolar. Araştırmacılar, bir kişi bir ofiste oturmak gibi hareketsiz veya hareketsizken güç üretmek için gelecekteki tasarımları daha fazla test etmekle ilgileniyorlar.

Giyilebilir mikro şebekelerin uygulamaları

Giyilebilir mikro şebekelerin bazı uygulamaları şunları içerebilir: 

• Egzersiz, koşu veya bisiklet seansı sırasında şarj edilen akıllı saatler ve Bluetooth kulaklıklar.
• Kullanıcının hareketlerinden veya vücut ısısından güç alan biyoçipler gibi tıbbi giyilebilir cihazlar.
• Giyildikten sonra enerji depolayan kablosuz şarjlı giysiler. Bu gelişme, giysilerin akıllı telefonlar ve tabletler gibi kişisel elektronik cihazlara güç iletmesine izin verebilir.
• İnsanlar cihazlarını kullanırken aynı anda şarj edebildikleri için daha düşük karbon emisyonları ve daha düşük enerji tüketimi.
• Ayakkabı, giysi ve bileklik gibi diğer aksesuarlar gibi giyilebilir mikro şebekelerin diğer potansiyel form faktörleri hakkında artan araştırma.

Dikkate alınması gereken sorular

• Giyilebilir bir enerji kaynağı teknolojileri ve uygulamaları başka nasıl geliştirebilir?
• Böyle bir cihaz işinizde ve günlük görevlerinizde size nasıl yardımcı olabilir?