无线柔性微电池电源可穿戴物

可穿戴设备被用来在不干扰患者日常工作的情况下收集数据,比如记录长期心电图。由于传感器很轻,很灵活,并且隐藏在衣服里,这是一种方便的方法来监测病人的心跳。这项技术也有更多的日常应用——例如,健身腕带,可以测量慢跑者在外出跑步时的脉搏。可穿戴设备领域有巨大的增长潜力,预计到2020年市场价值将达到720亿欧元。

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硅晶片上用侧面电极制造微电池。
资料来源:Fraunhofer Izm

如何为这些智能配件提供电源构成了重大的技术挑战。有技术考虑 - 耐用性和能量密度 - 还有重量,灵活性和尺寸等材料要求,必须成功组合。这是弗劳恩霍夫的可靠性和微融合研究所Izm进来的地方:该研究所的专家已经开发出一个智能腕带的原型,即非常简单地收集数据。硅胶频段的技术片段De电阻是其三个闪闪发光的绿色电池。这些电池吹嘘300毫安的时间,是带电源的腕带的应用。它们可以将能源储存1.1瓦,每年损失不到其充电能力的3%。通过这些参数,新的原型的容量比到目前为止市场上可用的智能乐队更高,使其能够提供甚至具有能量的便携式电子设备。可用容量实际上足以在没有运行时损失的传统智能手表。通过这些统计数据,原型击败了建立的产品,如智能手表,其中电池仅内置于手表外壳中而不是带子。

通过细分成功

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机械柔性微电池条纹由分段电池电池制成。
资料来源:Fraunhofer Izm

Robert Hahn, a researcher in Fraunhofer IZM’s department for RF & Smart Sensor Systems, explains why segmentation is the recipe for success: “If you make a battery extremely pliable, it will have very poor energy density – so it’s much better to adopt a segmented approach.”

该研究所没有以牺牲能量密度和可靠性为代价,使电池极其柔韧,而是将重点转向设计非常小和强大的电池,并优化安装技术。电池在段与段之间是柔韧的。换句话说,与市面上的其他智能腕带相比,这款智能腕带既灵活,又能保留更多的能量。

智能石膏测量汗水

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微型电池与金属箔层压外壳。
资料来源:Fraunhofer Izm

2018年,该研究所开始在新的可穿戴技术,智能石膏上工作。与瑞士传感器制造商Xsensio一起,这个欧盟赞助项目旨在开发一种可以直接测量和分析患者的汗水的石膏。然后,这可以用于得出关于患者的一般健康状况的结论。在任何情况下,具有方便的实时分析工具是更好地追踪和监控愈合过程的理想方式。Fraunhofer IZM负责开发用于汗水测量传感器的设计概念和能源系统。该计划是集成极性平坦,轻盈和灵活的传感器。这将需要开发各种新概念。例如,一个想法将是由铝合金箔制成的封装系统。研究人员还需要确保他们选择廉价且易于处理的材料。毕竟,膏药是一种一次性产品。

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