Wei Gao 的摩擦發(fā)電機(jī)由常用的商業(yè)材料制成，并在佩戴者移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電力。來(lái)源：加州理工學(xué)院

可以監(jiān)測(cè)心率和體溫以及血糖和代謝副產(chǎn)物水平的廉價(jià)可穿戴傳感器的出現(xiàn)，使研究人員和衛(wèi)生專(zhuān)業(yè)人員能夠不同的方式監(jiān)測(cè)人類(lèi)健康。但與所有電子設(shè)備一樣，這些可穿戴傳感器需要電源。電池是一種選擇，但不一定是理想的，因?yàn)樗鼈兛赡荏w積大、重且沒(méi)電。

加州理工學(xué)院的 Wei Gao 是 Andrew 和 Peggy Cherng 醫(yī)學(xué)工程系醫(yī)學(xué)工程助理教授，他一直在開(kāi)發(fā)這些傳感器以及利用人體本身為它們供電的新方法。此前，他創(chuàng)建了一種傳感器，可以監(jiān)測(cè)由汗液本身驅(qū)動(dòng)的人體汗液中的健康指標(biāo)。

現(xiàn)在，Gao 開(kāi)發(fā)了一種為無(wú)線可穿戴傳感器供電的新方法：他收集人在移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能。

這種能量收集是通過(guò)附著在人體皮膚上的薄薄的三明治材料（特氟龍、銅和聚酰亞胺）來(lái)完成的。當(dāng)人移動(dòng)時(shí)，這些材料片與由銅和聚酰亞胺制成的滑動(dòng)層摩擦，并產(chǎn)生少量電力。這種被稱(chēng)為摩擦電的效應(yīng)可能用一個(gè)人在走過(guò)鋪有地毯的地板然后觸摸金屬門(mén)把手后可能受到的靜電電擊來(lái)說(shuō)明。

“我們的摩擦發(fā)電機(jī)，也稱(chēng)為納米發(fā)電機(jī)，有一個(gè)固定在軀干上的定子和一個(gè)連接在手臂內(nèi)側(cè)的滑塊。在人體運(yùn)動(dòng)期間，滑塊會(huì)靠在定子上滑動(dòng)，并且電流是同時(shí)產(chǎn)生的，”高說(shuō)?！斑@個(gè)機(jī)制很簡(jiǎn)單。摩擦?xí)a(chǎn)生電能。這在概念上并不是什么新鮮事?！?/p>

高說(shuō)，新的是研究團(tuán)隊(duì)如何制造納米發(fā)電機(jī)。

“我們沒(méi)有使用花哨的材料，而是使用市售的柔性電路板，”他說(shuō)?！斑@種材料價(jià)格便宜，非常耐用，并且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)機(jī)械堅(jiān)固?！?/p>

納米發(fā)電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生大量電力；確實(shí)，需要一個(gè)表面積為 100 平方米的設(shè)備來(lái)為 40 瓦的燈泡供電。然而，高的可穿戴傳感器的功率要求較低，系統(tǒng)將產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)在電容器中，直到有足夠的電量從傳感器讀取數(shù)據(jù)并通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送到手機(jī)。一個(gè)人移動(dòng)得越多，傳感器收集數(shù)據(jù)的頻率就越高。然而，即使這個(gè)人相當(dāng)久坐，傳感器也會(huì)積累足夠的能量來(lái)運(yùn)行。

高希望使用通過(guò)多種方法產(chǎn)生的能量來(lái)運(yùn)行他的可穿戴傳感器。例如，可穿戴設(shè)備可能會(huì)使用汗水、摩擦發(fā)電機(jī)和小型可穿戴太陽(yáng)能電池板產(chǎn)生的電力。

描述這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志的第 40 期，題為“由人體運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的無(wú)線無(wú)電池可穿戴汗液傳感器”