Создано зарядное устройство, использующее тепло тела
Ученые из Китая и США разработали недорогое компактное устройство, преобразующее естественное тепло человеческого тела в электрическую энергию. Его можно носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, который касается кожи, а мощности хватает для питания электронных часов или фитнес-трекера. Описание разработки приведено в журнале Science Advances.
Новое устройство эластично, может самовосстанавливаться при повреждении, полностью перерабатывается и не требует подзарядки от сети. Оно представляет из себя миниатюрный термоэлектрический генератор, использующий человеческое тело в качестве биологического аккумулятора.
"Каждый раз, когда вы используете батарею, вы ее разряжаете, и, в конце концов, вам придется ее заменить. Наше термоэлектрическое устройство хорошо тем, что его можно носить постоянно, - приводятся в пресс-релизе Университета Колорадо в Боулдере слова руководителя исследования Сяо Цзяньляна (Jianliang Xiao), доцента кафедры машиностроения. - В будущем мы хотим иметь возможность питать носимую электронику без необходимости заряжать аккумулятор".
Устройство может генерировать около одного вольта энергии на каждый квадратный сантиметр кожного пространства. Авторы подсчитали, что термогенератор в виде браслета на руке человека, совершающего быструю прогулку, может вырабатывать около 5 вольт электричества - больше, чем батарейки многих часов.
"Во время пробежки или упражнений ваше тело нагревается, и это тепло излучается в прохладный воздух вокруг вас. Термоэлектрические генераторы находятся в тесном контакте с человеческим телом и могут использовать тепло, которое обычно рассеивается в окружающую среду", - объясняет ученый.
Основу конструкции составляет эластичный материал полиимин, в который встроены тонкие термоэлектрические чипы, соединенные жидкими металлическими проводами. Конечный продукт выглядит как нечто среднее между пластиковым браслетом или модным кольцом в стиле хай-тек и миниатюрной компьютерной платой.
Добавив больше генераторных блоков, можно легко увеличить мощность. Поэтому авторы сравнивают дизайн устройства с детским конструктором Lego.
"К тому же всегда можно объединить меньшие единицы в более крупные, все равно что собрать кучу маленьких деталей Lego в большую конструкцию. Это дает множество возможностей для настройки", - говорит Сяо.
Этот проект - не первая попытка ученых под руководством Сяо Цзяньляна объединить человека и электронику. Ранее они экспериментировали с разработкой "электронной кожи" - гибких носимых устройств, которые выглядят и ведут себя так же, как настоящая человеческая кожа. Однако для их работы был необходим внешний источник энергии.
Как и "электронная кожа", новые устройства чрезвычайно устойчивы к внешним воздействиям и самовосстанавливаются, как биологическая ткань. Например, если термогенератор в виде браслета порвется, достаточно просто соединить разорванные концы между собой и крепко сжать, чтобы они снова "срослись". А когда устройство отработает свой срок, его можно опустить в специальный раствор, который растворит полииминовую основу, а генераторные блоки - использовать повторно.
Университеты Фитнес-браслеты Фитнес-трекеры
