Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали новое недорогое носимое устройство, которое превращает человеческое тело в биологическую батарею.
Устройство, описанный сегодня в журнале Science Advances, он достаточно эластичный, поэтому его можно носить как кольцо или браслет. Он использует естественное тепло человека, используя крошечный термоэлектрический генератор для преобразования внутренней температуры тела в электричество.
«В будущем мы хотим иметь возможность питать носимую электронику без использования аккумулятора», — говорит он. Цзяньлян Сяо, старший автор исследования и доцент кафедры машиностроения Пола М. Рэди Университета Колорадо в Боулдере.
Концепция носимого термоэлектрика
Похоже, он вышел из сериала «Матрица», где раса роботов порабощает людей, чтобы собрать их драгоценную органическую энергию. Сяо и ее коллеги не такие амбициозные (и слава богу): их устройства могут генерировать ок. 1 вольт энергии на каждый квадратный сантиметр пространства на коже, меньшее напряжение на площадь, чем у большинства существующих батарей, но все же достаточное для питания электронных устройств, таких как часы или фитнес-трекеры.
Ученые уже экспериментировали с устройствами пригодный для носки аналогичные термоэлектрические, но материал Сяо эластичен, может самовосстанавливаться в случае повреждения и полностью пригоден для вторичной переработки. Это делает его более чистой альтернативой традиционной электронике.
Каждый раз, когда вы используете батарею, вы разряжаете ее, и в конечном итоге ее нужно будет заменить. Самое замечательное в нашем термоэлектрическом устройстве то, что вы можете носить его, и оно обеспечивает постоянную мощность.
Цзяньлян Сяо
Кожные технологии
Этот проект — не первая попытка Сяо объединить человека с роботом. Он и его коллеги уже экспериментировали с созданием «электронной кожи» — носимых устройств, которые выглядят и ведут себя так же, как настоящая человеческая кожа. Однако даже этот «скин Android» для работы нужно было подключить к внешнему источнику питания.
И сейчас? Последняя инновация команды: основа из эластичного материала под названием полиамин. Затем ученые вставляют рядом друг с другом тонкий термоэлектрический чип. Сеть чипов, соединенных проводами из жидкого металла. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера или, возможно, высокотехнологичным кольцом с бриллиантом.
«Наша конструкция позволяет растягивать всю систему, не создавая слишком большой нагрузки на термоэлектрический материал, который может быть очень хрупким», — сказал Сяо.
Представьте, что вы вышли на пробежку. Во время тренировки ваше тело нагревается и излучает тепло. Устройство Сяо улавливает этот поток энергии. Мини-термоэлектрический генератор, находящийся в тесном контакте с телом человека, может использовать это тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду.
Термоэлектрический кирпич
Модульность этой термоэлектрической системы может варьироваться путем добавления или удаления дополнительных блоков генераторов. «Что мы можем сделать, так это объединить эти меньшие единицы в одну большую», — говорит Сяо. «Это все равно, что собрать кучу маленьких деталей Lego в большую конструкцию. Это дает вам много возможностей для настройки».
Сяо и его коллеги подсчитали, например, что быстро идущий человек может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет. для выработки около 5 вольт электричества, что больше, чем могут собрать многие батарейки для часов.
Новые устройства прочны, как биологические ткани. Если, например, носимое термоэлектрическое устройство порвется, вы можете сжать сломанные концы вместе, и через несколько минут они снова запечатываются. А в конце цикла устройство можно погрузить в специальный раствор, который разделит электронные компоненты и растворит полиаминовую основу: каждый из этих ингредиентов можно использовать повторно.
