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设备通过人体运动为可穿戴传感器供电

可以监测心率、体温、血糖和代谢副产物水平的廉价可穿戴传感器的出现使研究人员能够以前所未有的方式监测人类健康。但与所有电子设备一样,这些可穿戴传感器需要电源。电池是一种选择,但不一定是理想的,因为它们可能体积大、重且没电。

研究人员现在已经开发出一种方法,通过收集人在移动时产生的动能来为无线可穿戴传感器供电。这种能量收集是通过附着在人皮肤上的薄薄的三明治材料(特氟隆、铜和聚酰亚胺)来完成的。当人移动时,这些材料片与由铜和聚酰亚胺制成的滑动层摩擦并产生少量电力。这种被称为摩擦电的效应可能最好用一个人在走过铺有地毯的地板然后触摸金属门把手后可能受到的静电电击来说明。

摩擦发电机(纳米发电机)具有固定在躯干上的定子和安装在臂内侧的滑块。滑块在人体运动过程中靠在定子上滑动,同时产生电流。纳米发电机采用市售的柔性电路板制成。

纳米发电机不会产生大量电力;人们需要一个表面积为 100 平方米的设备来为 40 瓦的灯泡供电。可穿戴传感器的功率要求较低,系统将产生的电能存储在电容器中,直到有足够的电荷从传感器读取数据并通过蓝牙将数据无线发送到手机。一个人移动得越多,传感器收集数据的频率就越高。然而,即使这个人相当久坐,传感器最终也会积累足够的能量来运行。


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