Исследователи из Университета Колорадо в Боулдере разработали новое недорогое носимое устройство, которое превращает организм человека в биологическую батарею.
Гаджет достаточно гибкий и компактный, чтобы его можно было носить как кольцо, браслет или любой другой аксессуар, касающийся кожи. Он поглощает естественное тепло человека и, используя термоэлектрические генераторы, преобразует его в электричество. Таким образом, пользователь буквально питает электронику своим теплом.
“В будущем мы хотим иметь возможность питать носимую электронику без необходимости включать в нее батарею”, - говорит Цзяньлян Сяо, старший автор исследования, доцент кафедры машиностроения Университета Колорадо в Боулдере.
На первый взгляд, концепция звучит как завязка серии фильмов The Matrix, в которых роботы превращают людей в живые батарейки. Но Сяо и его коллеги не так амбициозны. Их устройства могут генерировать около 1 Ватта энергии с каждого квадратного сантиметра кожи. Традиционные аккумуляторы имеют более высокую плотность энергии. Но все же кожного теплового генератора достаточно для питания маломощной электроники, такой как смарт-часы или фитнес-трекер.
Как это работает?
Основа генератора выполнена из растягивающегося материала, называемого полиимином. Ученые встроили в эту основу ряд тонких термоэлектрических чипов, соединив их электродами из жидкого металла. Конечный продукт выглядит как гибрид силиконового браслета и миниатюрной компьютерной материнской платы.
Важное достоинство генератора - способность гнуться и растягивается. “Конструкция делает всю систему растяжимой, не внося большого напряжения в термоэлектрический материал, который может быть очень хрупким”, - говорит Сяо.
Представьте, что вы вышли на пробежку. Когда вы тренируетесь, ваше тело нагревается. В обычной ситуации это просто ушло бы в атмосферу. Вместо этого генератор утилизирует его, превращая в электричество.
Сяо и его коллеги подсчитали, что человек, совершающий быструю прогулку, может использовать генератор размером с типичный спортивный браслет для выработки напряжения около 5 вольт. Этого более чем досточно для питания большинства носимых устройств. Если вам нужно больше энергии - вы просто используете генератор большей площади.
Полииминовая основа генератора способна восстанавливать повреждения. Если браслет-генератор порвался, пользователю достаточно на пару минут плотно прижать друг к другу его концы, пока они не срастутся заново. Это же свойство можно использовать для создания одного генератора большей площади из нескольких маленьких кусочков.
Если генератор больше не нужен, его можно разобрать на отдельные компоненты, растворив полииминовую основу. Затем ее можно будет сформировать повторно. Это делает генератор чистой альтернативой традиционной электронике.
“Мы пытаемся делать наши устройства максимально дешевыми и надежными, одновременно оказывая минимальное воздействие на окружающую среду”, - говорит Сяо. Пока дизайн технологии еще дорабатывается, но создатели убеждены, что она может выйти на рынок уже через пять-десять лет.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.
