Trening, slitesterkt utstyr, svette og elektrisitet
Innholdsfortegnelse:
Hva om du kunne bruke menneskekroppen til å drive elektroniske enheter?
En gruppe forskere ved University of California San Diego (UCSD) gjør nettopp det.
AdvertisementAdvertisementI en artikkel publisert i tidsskriftet Energy & Environmental Science, rapporterte forfatterne sin siste oppfinnelse av en fleksibel hudflate som genererer elektrisitet fra menneskelig svette.
"Det er som et batteri, men kraften er generert av et kjemikalie som kalles laktat," fortalte Amay Bandodkar, første forfatter av papiret Healthline.
Nå en postdoktor ved Nordvestuniversitetet, fullførte Bandodkar nylig doktorgrad i nanoengineering ved UCSD.
Annonsering"Laktatet i svette er i utgangspunktet konsumert av denne lappen, som genererer elektrisitet som kan brukes til å drive andre medisinske enheter," sa han.
Plasten har en åpen kretsspenning på 0,5 volt, og en strømtetthet på nesten 1,25 millimeter per kvadratmeter.
AdvertisementAdvertisementDet representerer den høyeste effektdensiteten som er registrert til dato for en slitesterk biobrenselcelle. Faktisk er det nesten 10 ganger kraftigere enn tidligere enheter.
Utviklerne har hittil brukt plaster til å drive en lysdiode (LED) og en Bluetooth Low Energy (BLE) -radio.
I fremtiden tror de at det kan brukes til å strømforsyne sensorer designet for å overvåke brukerens helse og kondisjon.
"Vi har alle disse bærbare sensorer og systemer som krever store batterier. Og mange ganger er vekten av batteriet mye høyere enn vekten av den aktuelle enheten, "forklarer Bandodkar. "Men det du har med denne lappen er et energiinnsamlingssystem på kroppen, som kan generere strøm fra kroppen din og bruke den til å drive andre bærbare systemer. "
Ved å eliminere behovet for store batterier, kan bærbare biobrenselceller hjelpe eksperter til å utvikle mindre og lettere medisinske enheter som kan brukes på kroppen, og drevet av det også.
AdvertisementAdvertisementLes mer: Hvor sårbare er personlige medisinske enheter til hackere? »
Strekkbar nok til hud
Mens mer forskning er nødvendig, representerer denne patchen en betydelig utvikling innen bærbare biobrenselceller.
I tillegg til å vise høy effektdensitet, er den også fleksibel nok til å overholde menneskekroppen.
Annonsering"For å lage en bærbar enhet, må vi gjøre den veldig fleksibel eller til og med tøybar," fortalte Yue Gu, medforfatter av papiret og andre doktorgradsstudent ved UCSD, Healthline.
Ellers vil enheten kaste under bevegelsestrengen.
AdvertisementAdvertisementFor å skape en fleksibel enhet, arrangerte forskerne stive 3-D karbon nanorørstrukturer i en utstrakt "øya-bro" -konfigurasjon.
I dette designet er fastbundne øyer forbundet med serpentinbroer.
Når de blir utsatt for bevegelse, svinger broene og deformeres.
AnnonseDette gjør at broene kan imøtekomme stress, samtidig som de begrenser øyene.
"Vi kunne innlemme mange aktive biodrivstoffcellematerialer i disse 3-D karbon nanorørstrukturer," forklarer Bandodkar. "Da kunne vi sette disse stive strukturer på toppen av disse isolerte øyene. Så selv når vi strakte den, ble ingen av strekkene opplevd av disse strukturene. "
AdvertisementAdvertisement" Dette var hvordan vi kunne opprettholde høy effektdensiteten, mens du fortsatt hadde de myke strekkegenskapene innarbeidet, "tilføyde Bandodkar.Denne innovative tilnærmingen tillot forskerne å lage en slitesterk biobrenselcelle som kan generere stabil kraft i to dager, til tross for gjentatt strekking.
Ifølge Gu er det den første enheten som integrerer en biodrivstoffcelle i øyebroen.
Les mer: Forbrukere som brukbar teknologi ved å bekymre seg for datasikkerhet »
Samarbeid er nøkkelen
For å utvikle en enhet som dette, er tverrfaglig samarbeid kritisk.
Medlemmer fra tre ulike forskningsgrupper ved UCSD var involvert i dette prosjektet, inkludert grupper ledet av medforfattere Joseph Wang, PhD; Sheng Xu, PhD; og Patrick Mercier, PhD.
"Professor Wangs gruppe har kompetanse i å lage biobrenselcelleens aktive komponenter," forklarer Bandodkar. "Professor Xus gruppe har kompetanse i å lage disse myke, strekkbare øybrostrukturer. Og professor Merciers gruppe har erfaring innen lav-energi elektronikk. "
Tidligere har forskere fra disse gruppene også jobbet med andre bærbare teknologier.
For eksempel har Bandodkar, Wang og kolleger tidligere utviklet tatoveringsliknende sensorer designet for å overvåke elektrolytt- og glukosenivå.
De er nå interessert i å lære om biodrivstoffcellens hudflåte kan brukes til å drive slike sensorer.
"Når vi jobbet på slike ting, er batteriet alltid et problem," sa Bandodkar. "Nå, hva vi vil gjøre er å bruke disse biodrivstoffcellene til å drive kjemiske sensorer. Det er noe vi er i ferd med å utforske. "
Ved hjelp av tverrfaglig samarbeid bidrar skaperne av biodrivstoffcellens hudflåte til å presse feltet på bærbare helsensorer og systemer fremover.
