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这项可穿戴技术靠汗液发电,玩VR、睡觉、刷手机时都能用
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这项可穿戴技术靠汗液发电,玩VR、睡觉、刷手机时都能用

  • 发布时间:2021-08-10

这项可穿戴技术靠汗液发电,玩VR、睡觉、刷手机时都能用

【概要描述】随着移动技术发展,人们对于电池续航的要求也越来越高,如AR/VR等电子设备常常受有限的电池容量限制,即使是智能手机也至少一天充电一次。过去十年来,可穿戴式设备得到长足发展,不过其供电方案主要依靠小型的电化学能量储存装置,比如电池、超级电容器等等。这种传统供电装置的缺点是,电量和功率密度有限,续航时间也有限。

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随着移动技术发展,人们对于电池续航的要求也越来越高,如AR/VR等电子设备常常受有限的电池容量限制,即使是智能手机也至少一天充电一次。过去十年来,可穿戴式设备得到长足发展,不过其供电方案主要依靠小型的电化学能量储存装置,比如电池、超级电容器等等。这种传统供电装置的缺点是,电量和功率密度有限,续航时间也有限。

 

 

为了解决这个问题,科研人员尝试降低功耗,同时提升能量采集效率来提升续航。与此同时,也开始探索生物电池的前景。目前,以来生物电池自供电的传感器可降低功耗,不过无法为一起测量和数据传输任务提供足够的电力。

 

近期,加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了一种可以将汗液转化为电力的柔性穿戴式设备,这种依靠人体来供电的方案,未来可应用于VR、手机等小型电子产品。据悉,这是一种贴在指腹上的轻薄装置,其尺寸只有2平方厘米。

 

在一篇名为“被动汗液充电的生物电池:高效能源转化”的论文中,科研人员公布了关于这项技术的更多细节。据悉,该方案包含由泡沫碳电极构成的吸汗填料,该填料中含有特殊的酶,在遇到汗液后会造成氧分子和乳酸之间的一种特殊化学反应,在你睡觉时可生成约400mj/cm的电力,足以为数字手表(非智能手表)或配备维C检测仪的电显示屏供电。

 

方案可以将汗液转化成少量的电力,此外还内含一个压电式发电芯片,可以将对手指的轻轻按压转化成另一种能量。也就是说,在你睡觉的时候,它可以依靠你的汗液去充电,而在日常生活中用手指打字、发短信、按鼠标等动作也能为穿戴式设备供电。

 

科研人员表示:手指尖是人体最容易出汗的部分之一,即使没在健身也会出汗。通常,你可能会觉得身体其他部分比手指更容易出汗,这是由于这些部位没有手指通风好,手指长时间接触空气,因此汗液在分泌后很快就蒸发了。

 

科研人员将汗液发电装置贴在手指腹部位,可以直接收集手指分泌的汗液。细节方面,该方案包含一个基于乳酸氧化酶的生物阳极,和一个基于氧还原反应的阴极。

 

与其他用汗液发电的技术相比,UCSD研发的装置不需要使用者做额外的动作即可运行,而且足够小巧轻便。它的其他特点还包括:轻薄、柔性,不干扰你拉冰箱门、握水瓶、转方向盘等日常动作。如果你在十指全用上这种设备,则可产生10倍电量。

 

 

UCSD Jacobs工程学院的纳米工程专业学生Lu Yin表示:想象一下,如果你通过跑步发电,通常将花费数百焦耳能量,而仅生成几毫焦耳级的能量,这种能源转化的效率非常低。目前,还没有无需额外力量就能省电的方案。相比之下,用汗液发电的方案效率要高得多,即使是在睡觉的时候也能发电。而且按压每根指腹也只需要小半毫焦耳能量。

 

不过,目前该方案可生成的电力有限,只能为数码手表供电,未来通过优化也许能为智能手机或VR头显供电。

 

应用场景方面,科研人员认为它可以通过你在日常生活中产生的触碰来持续发电,比如刷手机、吃东西、打字、看电视等等。

 

当然,也可以用于VR健身等场景,尤其是当你在玩《Beat Saber》、《Supernatural》等游戏时会大量出汗,这将为汗力发电带来大量资源。实际上,近年来除了游戏场景外,VR健身应用也开始大受欢迎,Facebook看好这一应用场景,甚至还推出了自家的健身运动追踪应用:《Oculus Move》。因此,如果将汗液发电和VR健身结合,或许未来可以大幅提升VR头显的续航和体验感。

 

此外,你也可以通过按压VR手柄来发电。除了指腹外,如果将该装置放在VR头显面罩部分,可能会进一步提升发电效果。

 

 

总之,随着科技发展,一些研究已经可以通过阳光、运动、温度差或生物燃料,为传感器和电子产品间歇性或持续性地供电,不过大多数方案的能源转化效率并不够高,而且不方便使用、缺乏实用性。相比之下,依靠指腹的汗液来供电的方案优势在于,可通过被动出汗来持续供电,不依赖外部环境且不需要使用者运动,使用足够方便。

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