将人体运动转化为电能

研究人员发现，磁弹性效应——即当微小的磁铁被机械压力不断地推到一起或拉开时，材料磁化程度的变化——可以存在于一个柔软和灵活的系统中——而不仅仅是一个刚性的系统。为了证明他们的概念，该团队使用了分散在纸一样薄的硅树脂基质中的微型磁铁，来产生磁场，磁场强度随着基质的波动而变化。随着磁场强度的变化，就会产生电。

“我们的发现为实用的能源、传感和治疗技术开辟了一条新途径，这些技术以人体为中心，可以与人体连接。物联网该研究的负责人、加州大学洛杉矶分校塞缪尔利分校的生物工程助理教授陈军说。“这项技术的独特之处在于，当它被压在人体皮肤上时，人们可以舒服地伸展和移动。由于它依赖的是磁场而不是电，湿度和我们自己的汗水不会影响它的效果。”

Chen和他的团队用铂催化的硅树脂聚合物基质和钕-铁-硼纳米磁铁制造了一个小型的柔性磁弹性发生器(大约四分之一美国硬币大小)。然后他们用一根柔软、有弹性的硅胶带将它固定在受试者的肘部。他们观察到的磁弹性效应比同样大小的刚性金属合金装置要大四倍。结果，该装置产生的电流为每平方厘米4.27毫安，比第二好的同类技术好1万倍。

事实上，这种柔性磁弹性发生器非常敏感，它可以将人的脉搏波转换成电信号，并作为一个自供电、防水的心率监测器。产生的电能也可以用于其他可穿戴设备，如汗液传感器或温度计。

我们一直在努力可穿戴从人体运动中获取能量的发电机为传感器和其他设备供电，但实用性的缺乏阻碍了这一进展。例如，具有磁弹性效应的刚性金属合金不能弯曲到足够的程度来压缩皮肤，并为可行的应用产生有意义的功率水平。

其他依赖静电的设备往往不能产生足够的能量。他们的表现也会在潮湿的条件下，或当皮肤上有汗水。一些人试图将这些设备封装起来以防止水进入，但这降低了它们的有效性。然而，加州大学洛杉矶分校研究小组的新型可穿戴磁弹性发电机，即使在人工汗液浸泡一周后，测试也很好。