Новое носимое устройство превращает тело в батарею

6 марта 2021 г., 15:05

Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали новое недорогое носимое устройство, которое превращает человеческое тело в биологическую батарею.

Устройство достаточно эластично, поэтому его можно носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, который касается вашей кожи. Оно использует естественное тепло человека для преобразования его в электричество.

«В будущем мы хотим иметь возможность питать носимую электронику без необходимости включать батарею», - сказал Цзянлян Сяо (Jianliang Xiao), старший автор новой статьи и доцент кафедры машиностроения Пола М. Рэди в CU Boulder.

Устройства могут генерировать около 1 В на каждый квадратный сантиметр кожного пространства, достаточного для питания электроники, такой как часы или фитнес-трекеры.

Ученые ранее экспериментировали с аналогичными термоэлектрическими носимыми устройствами, но устройство доц. Сяо эластично, может самовосстанавливаться при повреждении и полностью перерабатывается, что делает его более чистой альтернативой традиционной электронике.

Этот проект - не первая попытка Сяо объединить человека с роботом. Он и его коллеги ранее экспериментировали с разработкой «электронной кожи», носимых устройств, которые выглядят и ведут себя так же, как настоящая человеческая кожа. Однако до нынешнего момента для работы этот эпидермис андроида должен быть подключен к внешнему источнику питания.

Последняя инновация группы начинается с основы, сделанной из эластичного материала под названием полиимин. Затем ученые вставляют серию тонких термоэлектрических чипов в эту основу, соединяя их все жидкими металлическими проводами. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом и миниатюрной материнской платой компьютера или, возможно, модным бриллиантовым кольцом.

«Наша конструкция делает всю систему растягиваемой, не вызывая больших нагрузок на термоэлектрический материал, который может быть очень хрупким. Термоэлектрические генераторы находятся в тесном контакте с человеческим телом и могут использовать тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду», - сказал доц. Сяо.

Эту мощность можно легко увеличить, добавив больше блоков генераторов.
Сяо и его коллеги подсчитали, например, что человек, совершающий быструю прогулку, может использовать устройство размером с обычный спортивный браслет, чтобы генерировать около 5 вольт электричества - это больше, чем могут предоставить батарейки для многих часов.

Как и электронная кожа Сяо, новые устройства устойчивы как биологическая ткань. Например, если ваше устройство порвется, вы можете сжать оторванные концы вместе, и они снова соединятся всего за несколько минут. А когда вы закончите работу с устройством, его можно окунуть его в специальный раствор, который отделит электронные компоненты и растворит полииминовую основу - каждый из этих ингредиентов можно будет использовать повторно.

«Мы стараемся сделать наши устройства как можно более дешевыми и надежными, а также максимально снизить воздействие на окружающую среду», - сказал доц. Сяо.

Он считает, что устройства его группы могут появиться на рынке через пять-десять лет.