Používají cvičení

Co kdybyste mohli používat lidské tělo k napájení elektronických zařízení?

Skupina vědců na Kalifornské univerzitě v San Diegu (UCSD) dělá právě to.

ReklamaZveřejňovat

V článku publikovaném v časopise Energy & Environmental Science autoři uvedli svůj nedávný vynález pružné kožní náplasti, která generuje elektřinu z lidského potu.

"Je to jako baterie, ale síla je generována chemikáliemi zvanými laktáty," řekl Amay Bandodkar, první autor článku.

Nyní postgraduální student na Northwestern University, Bandodkar nedávno dokončil doktorát v nanoengineering na UCSD.

Reklama "Laktát v potu je v podstatě spotřebován touto náplastí, která vyrábí elektřinu, která může být použita k napájení jiných zdravotnických prostředků," řekl.

Náplast vykazuje napětí otevřeného obvodu 0,50 voltů a výkonovou hustotu téměř 2 milliwatty na centimetr čtvereční.

ReklamaZveřejňovat

To představuje nejvyšší hustotu výkonu zaznamenanou k datu přenosného buňky biopaliv. Ve skutečnosti je to téměř desetkrát výkonnější než minulé zařízení.

Dosud vývojáři použili záplatu na napájení světelné diody (LED) a rádia Bluetooth (BLE).

V budoucnosti se domnívají, že mohou být použity k napájení snímačů určených ke sledování zdraví a kondice nositelů.

"Právě teď máme všechny tyto nositelné senzory a systémy, které vyžadují objemné baterie. A mnohokrát je hmotnost baterie mnohem vyšší než hmotnost skutečného přístroje, "vysvětluje Bandodkar. "Ale to, co máte s touto náplastí, je systém pro sklizeň energie na těle, který může generovat elektrickou energii z vašeho těla a použít jej k napájení jiných nositelných systémů. "

Vylučováním potřebných objemných baterií mohou nosné biopalivové buňky pomoci odborníkům vyvíjet menší a lehčí zdravotnické přístroje, které se mohou nosit na těle a pohánět je také.

ReklamaZveřejňovat

Přečtěte si více: Jak zranitelné jsou osobní zdravotnické prostředky hackerům? »

Dostatečně roztažitelné pro pokožku

Je zapotřebí dalšího výzkumu, ale tento patch představuje významný vývoj v oblasti nositelných buněk biopaliv.

Kromě toho, že vykazuje vysokou hustotu výkonu, je také dostatečně flexibilní, aby se přizpůsobil lidskému tělu.

Reklama "Abychom vyrobili nositelné zařízení, musíme to udělat velmi flexibilní nebo dokonce pružný," řekl Yue Gu, spoluautor papíru a druhý rok doktorský student UCSD.

V opačném případě by se zařízení rozbíhalo pod tlakem pohybu.

ReklamaReklama Aby vytvořili flexibilní zařízení, výzkumníci uspořádali tuhé 3-D uhlíkové nanotrubové struktury do tažné konfigurace "island-bridge".

V tomto provedení jsou pevně spojené ostrovy spojeny hadovitými mosty.

Když se pohybují, mosty se odvíjejí a deformují.

Reklama Umožňuje mostům přizpůsobit se stresu a zároveň omezit deformaci na ostrovech.

"Do těchto 3-D uhlíkových nanotrubičkových struktur jsme mohli zabudovat mnoho aktivních buněčných článků pro biopaliva," vysvětluje Bandodkar. "Pak jsme mohli tyto pevné konstrukce postavit na vrchol těchto izolovaných ostrovů. Takže i když jsme je táhli, žádná z těchto úseků nezažila tato struktura. "

ReklamaZveřejňujeme

" Tak jsme dokázali udržet hustotu s vysokým výkonem, zatímco stále máme měkké roztažitelné vlastnosti, "dodal Bandodkar.

Tento inovativní přístup umožnil výzkumníkům vytvořit nositelnou buňku biopaliv, která může generovat stabilní energii po dobu dvou dnů, a to i přes opakované protahování.

Podle Gu je to první přístroj, který integruje buňku biopaliv do konstrukce mostu ostrova.

Přečtěte si více: Spotřebitelé rádi zabírají technologii z obavy o zabezpečení dat »

Spolupráce je klíčová

Pro rozvíjení takového zařízení je důležitá interdisciplinární týmová práce.

Do tohoto projektu byli zapojeni členové ze tří různých výzkumných skupin UCSD, včetně skupin vedených spoluautory Joseph Wang, PhD; Sheng Xu, PhD; a Patrick Mercier, PhD.

"Skupina profesor Wang má zkušenosti s výrobou aktivních složek biopaliv," vysvětluje Bandodkar. "Skupina profesorů Xu má zkušenosti s vytvářením těchto měkkých, roztažitelných ostrovních mostních konstrukcí. A skupina profesorů Mercier má zkušenosti s nízkoenergetickou elektronikou. "

V minulosti výzkumníci z těchto skupin pracovali i na jiných nositelných technologiích.

Například Bandodkar, Wang a kolegové předtím vyvinuli tetovací senzory určené k monitorování hladiny elektrolytu a glukózy.

Nyní mají zájem dozvědět se, zda může být kožní náplast pro biopaliva použita k napájení takových snímačů.

"Při práci na takových věcech je baterie vždy problémem," řekl Bandodkar. "Teď chceme tyto buňky biopaliv použít k napájení chemických senzorů. To je něco, co jsme v procesu zkoumání. "

Prostřednictvím interdisciplinární spolupráce přispívají tvůrci kožní náplasti k biopalivům k posunu oblasti nositelných zdravotních senzorů a systémů vpřed.