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科學家研發創可貼式新裝置:利用人類汗水產生電能,睡覺也能用

7 月 14 日訊息美國加州大學聖地亞哥分校的研究人員開發了一種可以從指尖上的汗水中獲取能量的新裝置,甚至在睡覺時都可以進行發電。

這種裝置像創可貼一樣纏繞在手指尖上,將人類汗液中的化學物質轉化為少量的電能。由於手指不斷地產生汗液,因此該裝置可以在佩戴者無需運動的情況下工作。

加州大學聖地亞哥分校的奈米工程教授 Joseph Wang 說:“通過利用指尖上的汗水--無論你在哪裡或在做什麼,它都會自然流出--這項技術在使用者不付出任何努力的情況下提供了淨能量。”

由於這個裝置不需要佩戴者的任何物理輸入就能工作,它“在使可穿戴裝置對普通人來說更實用、更方便和更容易獲得方面邁出了一步”,研究報告的共同作者、加州大學聖地亞哥分校奈米工程系博士生 Lu Yin 在一份宣告中說。加州大學聖地亞哥分校的研究人員以前曾研究過將汗水轉化為電能的臨時紋身。

研究人員說,該裝置有可能為工作在毫瓦範圍內的低功率電子產品供電,如智慧手錶,但它還不適合持續為高效能電子產品供電,如智慧手機。

Yin 說:“我們的目標是使這成為一個實用的裝置。我們想表明,這不僅僅是另一個可以產生少量能量的很酷的東西,然後就這樣了。我們實際上可以利用這些能量來為有用的電子產品供電,如感測器和顯示器。”

每個人的指尖都有一千多個汗腺,可以產生比身體其他大部分部位多 100 到 1000 倍的汗液。不過,你可能很難注意到它們有多汗,因為汗水通常一出來就從指尖蒸發掉了,這個新裝置在蒸發之前就將其收集起來。

瞭解到,該裝置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 平方釐米,可以像創可貼一樣纏繞在指尖上,可長時間舒適佩戴。裝置的材質是由碳奈米管材料製成的泡沫,同時還有一種有助於最大限度吸汗的水凝膠。

碳泡沫電極的襯墊緊貼手指,吸收汗水並將其轉化為電能。電極上裝有酶,可以觸發汗液中的乳酸和氧分子之間的化學反應來發電。在電極下面是一個由壓電材料製成的晶片,當受到擠壓時,它會產生額外的電能。

當佩戴者流汗或按壓手指時,電能被儲存在一個小電容器中,並在需要時釋放到其他裝置。

一個受試者在指尖戴著該裝置睡了 10 個小時,該裝置收集了 400 毫焦耳的能量,這足以為一個電子手錶(但不是智慧手錶)提供執行 24 小時的能量。研究人員指出,將裝置捆綁在更多的指尖上會產生更多的能量。

此外,該裝置還可讀取身體維生素 C 水平和鹽水溶液中的鈉離子水平。