通过人体运动为可穿戴传感器供电

加州理工学院的研究人员已经获得了一个人在移动时产生的动能。

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摩擦发电机由常见的商用材料制成,在佩戴者移动时产生电能。
资料来源:加州理工学院

廉价商品的出现可穿戴传感器可以监控心率和体温,以及血糖和代谢副产品的水平,使研究人员和卫生专业人员能够以前所未有的方式监测人类健康。但与所有电子设备一样,这些可穿戴传感器需要一个电源。电池是一种选择,但不一定是理想的,因为它们可以庞大,重沉重,并耗尽。

Caltech于Andrew和Peggy Cherng医疗工程系的医疗工程系助理教授,一直在开发这些传感器以及使用人体本身为他们提供动力的新方法。此前,他创建了一个传感器,可以监测人类汗水中的健康指标,这些汗水被汗水本身提供动力。

现在,高推出了一种新的推动无线可穿戴传感器的新方法:他收获了一个人在四处移动时产生的动能。

这种能量收集是用一层薄薄的材料(特氟隆、铜和聚酰亚胺)夹心在人的皮肤上完成的。当人移动时,这些材料片与由铜和聚酰亚胺制成的滑动层摩擦,并产生少量电。这种被称为摩擦电的效应,也许可以通过一个人在走过铺有地毯的地板,然后触摸金属门把手后可能受到的静电冲击来最好地说明。

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艺术家对系统工作方式的渲染。发电机为汗液传感器发电,汗液传感器将数据无线传输至手机。
资料来源:加州理工学院

“我们的摩擦发电机,也称为a纳米冷却器,具有定子,该定子固定在躯干上,以及滑块,滑块连接到臂的内部。滑块在人体运动期间靠着定子滑动,并且同时产生电流,“Gao说。”机制很简单。发电的摩擦结果。这不是新的,概念明智的东西。“

什么是新的,高说,研究团队如何制造纳米流行者。“而不是使用花式材料,我们使用市售的柔性电路板,”他说。“在长时间内,这种材料很便宜,非常耐用,机械稳健。”

纳米液不会产生大量电力;实际上,人们需要一个带有100平方米的表面积100平方米的装置来为40瓦电灯泡供电。然而,GAO的可穿戴传感器具有低功耗要求,并且系统在电容器中存储产生的电力,直到足够的充电从传感器读取读取并通过蓝牙无线地将数据发送到手机。一个人移动的越多,传感器越多可以收集数据。然而,即使该人相当久坐,传感器最终将积累足够的电力来运行。

高压最终希望使用通过多种方法产生的电源运行可穿戴传感器。例如,可穿戴设备可以使用汗水,摩擦发电机和小型可穿戴太阳能电池板产生的电力。

该研究发表于科学进步

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