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- 新設(shè)備通過(guò)人體運(yùn)動(dòng)為可穿戴傳感器供電
- 來(lái)源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/19
威高的摩擦發(fā)電機(jī)由常用的商業(yè)材料制成，并在穿戴者移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電能。
廉價(jià)的可穿戴傳感器可以監(jiān)測(cè)心率和體溫以及血糖和代謝副產(chǎn)物的水平的出現(xiàn)，使研究人員和衛(wèi)生專(zhuān)業(yè)人員以前所未有的方式監(jiān)測(cè)人類(lèi)健康。但是，像所有電子設(shè)備一樣，這些可穿戴式傳感器需要電源。電池是一種選擇，但不一定是理想的，因?yàn)樗鼈兛赡荏w積龐大，笨重且電量耗盡。
加州理工學(xué)院醫(yī)學(xué)工程學(xué)助理教授，加州理工學(xué)院的高偉（Wei Gao）一直在開(kāi)發(fā)這些傳感器以及新穎的方法來(lái)利用人體自身為它們供電。在此之前，他創(chuàng)建了一種傳感器，該傳感器可以監(jiān)測(cè)人類(lèi)汗液中的健康指標(biāo)，該傳感器由汗液本身提供動(dòng)力。
現(xiàn)在，Gao已開(kāi)發(fā)出一種為無(wú)線(xiàn)可穿戴傳感器供電的新方法：他收集人移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能。
這種能量收集是通過(guò)將薄薄的三明治材料（聚四氟乙烯，銅和聚酰亞胺）粘貼到人的皮膚上來(lái)完成的。隨著人的移動(dòng)，這些材料片會(huì)在由銅和聚酰亞胺制成的滑動(dòng)層上摩擦，并產(chǎn)生少量電能。這種現(xiàn)象稱(chēng)為摩擦電，也許最好是人走過(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沖擊。
“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)固定在手臂內(nèi)側(cè)的滑塊。在人體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滑塊在定子上滑動(dòng)，還有電流是同時(shí)產(chǎn)生的。” “機(jī)制非常簡(jiǎn)單。摩擦?xí)a(chǎn)生電能。從概念上講，這并不是新事物�！�
高說(shuō)，新的是研究團(tuán)隊(duì)如何制造納米發(fā)電機(jī)。
他說(shuō)：“我們不是使用高檔材料，而是使用市售的柔性電路板�！� “這種材料很便宜，非常耐用，并且在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)具有機(jī)械強(qiáng)度�！�
納米發(fā)電機(jī)不會(huì)產(chǎn)生大量的電能。實(shí)際上，將需要一種表面積為100平方米的設(shè)備來(lái)為40瓦的燈泡供電。但是，Gao的可穿戴傳感器對(duì)電源的要求很低，并且系統(tǒng)將產(chǎn)生的電能存儲(chǔ)在電容器中，直到有足夠的電荷可以從傳感器中讀取讀數(shù)，然后通過(guò)藍(lán)牙將數(shù)據(jù)無(wú)線(xiàn)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。即使該人久坐不動(dòng)，傳感器最終仍將積累足夠的能量以進(jìn)行操作。
Gao最終希望使用通過(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)生的電能。
描述該研究的論文名為“由人類(lèi)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的無(wú)線(xiàn)無(wú)電池可穿戴汗液傳感器”，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志第40期上。
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