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能源材料

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简单的系统使人体供电更近了

比斯
Motion electricity generator: Using charge generated by body motion, 比斯 can power wearable 和 implantable devices such as smart glasses, wristbands or cardiac pacemakers. Credit: ACS纳米 //pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.9b02233. 版权2019, American Chemical Society

一个简单的人体集成自供电系统(BISS)可通过利用摩擦电效应将人体的机械运动转化为电能。该设备的工作无需复杂的结构或高昂的生产和维护成本,这要归功于由中国领导的中国团队的研究。 周立王忠林 在北京纳米能量与纳米系统研究所。

在发表于 ACS纳米,它们展示了BISS如何为可穿戴和可植入设备提供动力。材料,尺寸和尺寸选择的灵活性提供了众多可能的应用。其中,BISS可以集成到可穿戴电子设备中,例如智能眼镜或腕带,也可以集成到诸如心脏起搏器之类的植入设备中。

它是如何工作的?

在该系统的基础上,摩擦电效应是一种接触带电机制,该机制使两种接触的材料在分离时获得电荷。一个常见的例子是在套筒上摩擦的塑料笔:带电后会捡起小纸片。 Wang最早发明的摩擦电纳米发电机(TENGs)可以收集这种能量。

以类似的方式,诸如踏步,步行,奔跑和跳跃之类的运动在鞋底和地板之间产生电荷。结果,如果在身体和地板之间连接了负载,则身体获得足以产生电流的电势(身体电势,BEP)。附着在皮肤上的电极可以收集产生的电荷 通过 BEP。因此,仅靠人体和电极,BISS就可以通过运动为电器供电。

在他们的理论模型中,人体电路简化为串联的电容和电阻,因此BEP与人体的电容成反比。作者演示了BISS的输出如何取决于佩戴设备的人,运动的类型,鞋子和环境的特征以及运动过程中脚与地板之间的距离。相反,它不受电极尺寸的影响。

人力银行

比斯都可以 体外体内。在第一种情况下,作者制造了可穿戴原型,电极用碳布制成;在第二种情况下,他们验证了活性 体内,将电极植入实验动物(兔子和大鼠)中。此外,他们还用一个将电极放在嘴里的人来测试设备(以模拟 体内 条件),通过步进为LED灯泡上电。以简单的方式,将来我们可能会成为自己的移动电源。

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