Naukowcy opracowali małą, elastyczną baterię, która może się pocić i rozładowywać przez 20 godzin energii elektrycznej do urządzeń do noszenia o niskim poborze mocy.
Urządzenie, które mierzy zaledwie 0,8 cala kwadratowego i jest płaskie, zostało zaprojektowane przez inżynierów z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze.
Można go przymocować do elastycznej tkaniny pochłaniającej pot, którą można nosić na nadgarstku lub ramieniu, a także do urządzeń do noszenia, takich jak inteligentne zegarki.
Właściwości absorpcyjne tkaniny oznaczają, że może ona zatrzymywać pot i zapewniać stały dopływ energii do akumulatora, gdy zmienia się szybkość pocenia użytkownika.
Jest to istotne, ponieważ szybkość pocenia się ludzkiej skóry zależy nie tylko od pozycji ciała i warunków środowiskowych, ale także od pory dnia.
W przeciwieństwie do tradycyjnych baterii, konstrukcje zasilane potem są wolne od metali ciężkich i toksycznych chemikaliów, które mogą być szkodliwe zarówno dla zdrowia, jak i środowiska.
W zeszłym miesiącu eksperci z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego ogłosili podobne urządzenie, które owija Twój palec podczas snu, aby naładować telefon komórkowy.
Przewiń w dół, aby obejrzeć wideo
Naukowcy opracowali małą, elastyczną baterię (na zdjęciu), która może rozładować prąd przez 20 godzin do spoconych, energooszczędnych urządzeń do noszenia.
Naukowcy najpierw zademonstrowali potencjał urządzenia, rozpylając sztuczny ludzki pot (jak pokazano na zdjęciu) i odkryli, że może ono generować napięcie 3,57V.
Jak powstała bateria?
Profesor Lee i jej koledzy wykonali baterię, drukując elektrody na elastycznych tkaninach.
Stosowane przez nich specjalne atramenty zawierały zarówno płatki srebra, jak i hydrofilowy poli(uretan-akrylan).
Kiedy płatki srebra są wystawione na działanie potu, agregują je zarówno jony kwasowe, jak i chlorkowe, zwiększając ich zdolność przewodzenia elektryczności.
W tym samym czasie reakcja chemiczna generuje prąd elektryczny, który przepływa między elektrodami.
Ponadto zespół wyjaśnił, że wydłużenie urządzenia dodatkowo zmniejsza odporność baterii.
Oznacza to, że można go używać na przykład, gdy użytkownik porusza się lub ćwiczy.
„Nasza technologia stanowi wcześniej nieosiągalny kamień milowy w projektowaniu urządzeń do noszenia” – powiedział Pooi See Lee z Nanyang Technological University, autor i materiałoznawca artykułu.
„Korzystając z wszechobecnego produktu, jakim jest pocenie się, możemy rozważyć bardziej przyjazny dla środowiska sposób zasilania tradycyjnych, niezależnych od baterii urządzeń do noszenia.
„To prawie gwarantowane źródło energii wytwarzanej przez nasz organizm. Oczekujemy, że baterie będą zasilać wszelkiego rodzaju urządzenia do noszenia.
Naukowcy najpierw zademonstrowali potencjał urządzenia, rozpylając sztuczny ludzki pot i odkryli, że może ono generować napięcie 3,57V.
Następnie przetestowałem go na prawdziwej osobie z baterią na nadgarstku podczas 30-minutowej jazdy na rowerze stacjonarnym.
Wolontariusze byli w stanie wygenerować napięcie 4,2V i moc wyjściową 3,9mW. To wystarczy do zasilania komercyjnego czujnika temperatury i ciągłego przesyłania zebranych danych do smartfona przez połączenie Bluetooth.
„Wykazano, że nasze urządzenie jest w stanie wytrzymać napięcia związane z codziennymi czynnościami użytkownika oraz wielokrotną ekspozycją na stres i pot, więc może być trwalsze niż obecna technologia” – powiedział Lee. Profesor mówi.
„Smukły rozmiar naszych baterii rozwiązuje również dwa problemy związane z technologią ubieralną. Tradycyjne baterie pastylkowe są wyzwaniem dla osiągnięcia wyrafinowanej estetyki, która przemawia do konsumentów”.
Kontynuował: „Cienka bateria zmniejsza zdolność przedmiotu do przenoszenia ładunku wystarczającego na cały dzień”.
Opisana przez zespół nowa konstrukcja baterii ma potencjał, aby ograniczyć szkodliwe e-odpady, a ich utylizacja staje się coraz bardziej problematyczna.
„Baterie tradycyjne są tańsze i bardziej powszechne niż kiedykolwiek, ale często są produkowane z materiałów niezrównoważonych, które są szkodliwe dla środowiska”, powiedział autor i materiałoznawca z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang. – powiedział Lyu Jian.
„Jest również potencjalnie szkodliwy dla urządzeń do noszenia, w przypadku których zepsuta bateria może rozlać toksyczne płyny na ludzką skórę.
„Nasze urządzenie ma potencjał, aby zaoferować realną możliwość całkowitego wyeliminowania tych toksycznych substancji”.
Urządzenie, które mierzy zaledwie 0,8 cala kwadratowego i jest płaskie, zostało zaprojektowane przez inżynierów z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze.
[Pot] jest prawie gwarantowanym źródłem energii wytwarzanej przez nasz organizm. Oczekujemy, że baterie będą zasilać wszelkiego rodzaju urządzenia do noszenia” – powiedział Pooi See Lee z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang, autor artykułów i materiałoznawca. Zdjęcie od lewej: badacze Grunatan Tangabel, Poohy Sea Lee, Jian Lv
„Dobrze wiadomo, że urządzenia do noszenia są zwykle w pełni hermetyczne, aby chronić przed potem, ponieważ elektronika nienawidzi wilgoci”, powiedział inżynier z University of Waterloo, który nie był zaangażowany w badanie. – skomentowała jedna z Irene Goldthorpe.
„Dzięki tej pracy pot z przeszkody staje się atutem, poprawia przewodność drukowanych interkonektów, a nawet pokazuje, że pot może być używany jako nadający się do noszenia i podatny na zginanie elektrolit akumulatorowy.
„Może to otworzyć nowy paradygmat w projektowaniu elektroniki do noszenia”.
Po zakończeniu pierwszego badania naukowcy badają teraz, w jaki sposób czynniki, takie jak temperatura ciała, wpływają na wydajność baterii, a także wpływ innych składników ludzkiego potu.
Zespół złożył wniosek o nowy patent na baterię za pośrednictwem NTUitive, firmy i firmy innowacyjnej na Uniwersytecie Technologicznym Nanyang.
Pełne wyniki tego badania zostały opublikowane w czasopiśmie Science Advances.
Opis gruczołów potowych
Gruczoły potowe to małe rurkowate struktury skóry, które się pocą.
Istnieją dwa główne typy o różnych strukturach, funkcjach, wydzielinach, mechanizmach wydalania i dystrybucji.
Pierwszym z nich są ekrynowe gruczoły potowe, które występują w różnych gęstościach w całym ciele. Najwyższe są dłonie i podeszwy stóp.
Natomiast ludzkie apokrynowe gruczoły potowe znajdują się tylko pod pachami i genitaliami (ta ostatnia nie ma znaczenia dla chłodzenia).
Gruczoły sutkowe wytwarzające mleko, rzęskowe gruczoły powiek i woskowina, które wytwarzają woskowinę, to zmodyfikowane wersje apokrynowych gruczołów potowych.
Zdjęcie: Ilustrowany fragment ludzkiej skóry przedstawiający gruczoły apokrynowe i ekrynowe
Technologia: Mała bateria działająca na SWEAT może zasilać smartwatche i inne urządzenia do noszenia
Technologia linku źródłowego : mała bateria działająca na SWEAT może zasilać smartwatche i inne urządzenia do noszenia
