Popular science work
13日發(fā)表在《焦耳》雜志上的一篇論文顯示，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校的研究人員開發(fā)了一種可以從指尖上的汗水中獲取能量的新設(shè)備。在10小時的睡眠期間內(nèi)，無需任何機(jī)械能量輸入的情況下，該設(shè)備每平方厘米可產(chǎn)生300毫焦耳的能量；只需按一下手指，就能額外產(chǎn)生30毫焦耳的能量。這是有史以來發(fā)明的最高效的身體能量收集器，意味著可自我維持的可穿戴電子產(chǎn)品向更實用、更方便、更大眾化的方向邁出了重要一步。
以前，基于汗水收集能量的設(shè)備需要大量運(yùn)動，比如通過佩戴者高強(qiáng)度跑步或騎自行車才會出足夠的汗來激活發(fā)電。
相比之下，新設(shè)備無需佩戴者進(jìn)行鍛煉。除了睡覺，還可以通過輕按手指產(chǎn)生額外的能量，因此打字、發(fā)短信、彈鋼琴等活動也可成為能量來源。該設(shè)備論文資深作者、加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程學(xué)教授約瑟夫·王說：“你可以將其稱之為‘無所事事帶來的能量’。”
新設(shè)備是一種名為生物燃料電池的能量收集器，由乳酸（一種溶解在汗液中的化合物）提供動力。從外觀看，它是一條薄而柔軟的帶子，大小約為1平方厘米，可以像創(chuàng)可貼一樣纏繞在指尖上，可長時間舒適佩戴。設(shè)備的材質(zhì)是由碳納米管材料制成的泡沫，同時還有一種有助于最大限度吸汗的水凝膠。
碳泡沫電極的襯墊緊貼手指，吸收汗水并將其轉(zhuǎn)化為電能。電極上裝有酶，可以觸發(fā)汗液中的乳酸和氧分子之間的化學(xué)反應(yīng)來發(fā)電。在電極下面是一個由壓電材料制成的芯片，當(dāng)受到擠壓時，它會產(chǎn)生額外的電能。
當(dāng)佩戴者流汗或按壓緊身衣時，電能被儲存在一個小電容器中，并在需要時釋放到其他設(shè)備。
一名受試者將該設(shè)備戴在一個指尖上。在10個小時的睡眠中，該設(shè)備收集了近400毫焦耳的能量，這足以為一塊電子表提供24小時的電力。通過一個小時的隨意打字和點擊鼠標(biāo)，該設(shè)備收集了近3000萬毫焦耳的能量。
研究人員表示，之所以選擇指尖，是因為與身體其他部位相比，指尖的汗腺密度最高，達(dá)一千多個。手指是身體24小時的“汗水工廠”，可產(chǎn)生的汗量是身體其他大部分部位的100到1000倍。
此外，該設(shè)備還可讀取身體維生素C水平和鹽水溶液中的鈉離子水平。未來，研究人員希望改進(jìn)設(shè)備，實現(xiàn)利用能量為傳感器和顯示器等電子設(shè)備供電的目標(biāo)。
來源：科技日報
