贴上这个“创可贴”你的手指能变成移动电源打字还能发电

编译 | 王健恩

编辑 | 高歌

智东西7月15日，美国加州大学圣地亚哥分校的研究职员发明了一种新型设备，戴在指尖上能够通过手指出汗或轻按手指来发电，一晚上可以产生400毫焦耳的电量，足以支持电子腕表（非智好手表）事情24小时。

这个设备看起来像一条薄而有韧性的带子，可以像创可贴一样缠绕在指尖上，穿着者哪怕什么都不干，仅仅是坐着不动都能有源源不断的能量产生，敲键盘、弹钢琴，乃至是玩手机也会变成能量的来源。

这项研究于7月13日以一篇论文的形式揭橥在Joule杂志上，题目为A passive perspiration biofuel cell: High energy return on investment。

论文链接：https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S2542-4351%2821%2900292-0

一、过去采集生物能过于低效，用指尖发电低投入高回报

过去十年间，可穿着设备得到快速遍及，但当前的穿着设备紧张依赖电池供电，能量和功率容量都有限，无法担保长期供电。
因此，越来越多的科研职员将目光投向自供电可穿着系统。

自供电可穿着系统须要一种实用且高效的能量网络器来持续供应电力。
然而，大多数生物能量采集器，是基于过度的身体运动而获取能量，这是非常不切实际和低效的，只有不到1%的能量可以被网络。

为理解决这个问题，加州大学圣地亚哥分校的一组研究职员发明了一种装置，可以从指尖的汗液中获取能量，无需任何身体运动便可发电。

“我们设想这个设备可以用于任何必要‘触摸’的场景，这是人们事情、生活中都会做的事情，目标是让这款可穿着设备自然地适宜任何人。
”纳米工程教授Joseph Wang说。

指尖是身体上最随意马虎出汗的部位，每一个指尖上都挤满了上千个汗腺，产生的汗水比身体其他区域多100到1000倍。
然而，指尖总是暴露在空气中，汗水一出来就会蒸发。

“我们要做的是把汗水网络起来，它们可以产生大量能量，但是这并不虞味着所有以汗水为能量源的设备都能在指尖事情。
”论文的共同第一作者、纳米工程博士生Lu Yin说。

“在指尖这样如此小的区域网络汗水并使其可用须要一些创新性的材料，研究职员必须处理好设备的不同部分，使其具有超强的吸水性，并能够有效地将汗水中的化学物质转化为电能。
”Lu Yin阐明道。

使指尖产生电能的贴片

二、让汗液中乳酸与氧起化学反应而发电

这种设备可以戴在指尖上，将手指变成小型电子设备和传感器的电源。
这种设备的特殊之处在于以汗液为能量，并且佩戴者无需进行任何动作就能发电。

利用时你仅需将这个条带状的设备缠绕于指尖上。
当指尖出汗时，条带上的碳泡沫电极垫能够接管汗水，而电极中的酶能触发汗液中的乳酸分子和氧分子间的化学反应，从而产生电能。

其余电极下方是一个由压电材料制成的芯片，按下时同样会产生电能。
当佩戴者出汗或按压条带时，电能会储存在一个小型的电容器中，并在须要时开释到其他设备。

基于触摸的生物燃料电池和生物能量网络系统的操作示意图

Lu Yin说：“这种设备是同类设备中的创始，与其他汗水驱动的可穿着设备不同，这款可穿着设备不须要磨炼，也不须要佩戴者的身体投入就能发挥浸染。
这项事情可以让可穿着设备变得更实用、更方便、更随意马虎被普通人接管。
”

研究职员让受试者将这个设备戴在一个指尖上，随后受试者随意打字和点击鼠标，一个小时网络了近30毫焦耳能量。
之后又让受试者睡觉，10个小时的就寝中网络了近400毫焦耳的能量，这足以为电子腕表供电24小时。

“这只是一个指尖，如果将设备绑在别的十个指尖上，将产生10倍的能量。
”研究职员称。

“当你利用其他通过磨炼网络能量的设备时，比如跑步，你投入数百焦耳的能量只能让设备产生几毫焦耳的能量，这种情形下你的能量投资回报非常低。
而有了这个设备，你险些不用专门为此投入任何能量就能得到回报。
”Lu Yin说道。

三、指尖发电要连续改进，将为低功率设备供电

不过，只管这个设备实现了指尖发电，但是还远没有到我们丧失落充电器和电源线的时候。

研究职员提到，该设备或将实现为在毫瓦范围内运行的低功率电子设备（如腕表）供电，尚不适宜为智好手机等高性能电子设备持续供电。

该研究团队的目标是让这个设备变成一种实用设备，而不仅仅是证明有另一种可以产生少量能量的东西。
他们希望终极可以利用这些能量为传感器、显示器等电子设备来供电。

为此，他们正在对这个设备进行进一步地改进，使其更加高效耐用。
未来他们将研究把这个设备与其他类型的能量网络器相结合，以创建新一代自供电可穿着系统。

结语：实用性仍待提高，抛开充电器仍是抱负

现在我们能打仗到的所有可穿着设备如智好手环、无线耳机、智能眼镜等都离不开各种充电设备，我们每每会在各种充电器和缠绕在一起的电源线中间忙的焦头烂额。

用人体产生的生物能来发电，并给我们的可穿着设备充电，好让我们扔掉各种繁芜的充电器，这是多么奇妙的一个抱负。
而如今加州大学的研究职员让这个抱负有了实现的可能。

不过指尖发电的效率、耐用性、实用性等方面仍有很多问题要办理，要实现这个奇妙的抱负还有很长的路要走。

来源：Joule、Tech Xplore