Новая мягкая и эластичная батарея с питанием от пота

Ученые из Технологического университета Наньян в Сингапуре (NTU Singapore) разработали мягкую и растяжимую батарею, которая питается от человеческого пота.

Батарея-прототип состоит из напечатанных серебряных чешуйчатых электродов, которые вырабатывают электричество в присутствии пота. Аккумулятор размером 2 см на 2 см, плоский, как небольшая бумажная повязка, прикреплен к гибкому и впитывающему пот текстилю, который можно растягивать и прикреплять к носимым устройствам, таким как часы, браслеты или наручные ремни.Чтобы продемонстрировать его потенциальное использование, когда оно будет встроено в носимые биосенсоры и другие электронные устройства, группа ученых проверила свое устройство с искусственным потом человека.

В отдельном испытании команда сообщила, что человек, носивший батарею на запястье и ехавший на велотренажере в течение 30 минут, мог генерировать напряжение 4,2 В и выходную мощность 3,9 мВт, чего было достаточно для питания коммерческого датчика температуры. устройства и непрерывно отправлять данные на смартфон через Bluetooth.

Аккумулятор не содержит тяжелых металлов или токсичных химикатов, в отличие от обычных аккумуляторов, которые часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, вредных для окружающей среды.Являясь более устойчивой альтернативой, которая могла бы сократить вредные электронные отходы, разработка батареи, работающей от пота, отражает стремление NTU найти решения для уменьшения нашего воздействия на окружающую среду. Это одна из четырех великих проблем человечества, которые NTU стремится решить в рамках стратегического плана NTU на 2025 год.

Специалист по материалам профессор Ли Пуй Си и декан Высшего колледжа NTU, который руководил исследованием, сказали: «Наша технология знаменует собой ранее недостижимую веху в разработке носимых устройств. Используя повсеместно распространенный продукт, пот, мы могли бы обратить на это внимание. более экологичный способ питания носимых устройств, не использующий обычные батареи. Это почти гарантированный источник энергии, вырабатываемой нашим телом. Мы ожидаем, что батарея будет способна питать все виды носимых устройств «.

Исследование было опубликовано в рецензируемом научном журнале Science Advances в июле. Заявка на патент на батарею, работающую от пота, также была подана через инновационную компанию NTU, NTUitive.

Д-р Лю Цзянь, научный сотрудник Школы материаловедения и инженерии NTU, который является соавтором исследования, сказал: «Обычные батареи дешевле и распространены чаще, чем когда-либо, но они часто изготавливаются с использованием неустойчивых материалов, которые являются вредны для окружающей среды. Они также потенциально опасны для носимых устройств, где сломанная батарея может пролить токсичные жидкости на кожу человека. Наше устройство может дать реальную возможность полностью избавиться от этих токсичных материалов «.Подчеркивая важность работы, проделанной исследовательской группой NTU, доцент Ирен Голдторп с кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Ватерлоо, Канада, которая не участвует в исследовании, сказала: «Хорошо известно, что электроника не любит влагу, и поэтому носимые устройства обычно полностью инкапсулированы, чтобы защитить их от пота. Эта работа превращает пот из помехи в актив, показывая, что она может улучшить проводимость печатных межсоединений и даже использовать пот в качестве электролита в носимых устройствах. , сгибаемый аккумулятор. Это может открыть новую парадигму в дизайне носимой электроники ».

Батарея, изготовленная из NTU, создается с помощью печатной краски, содержащей чешуйки серебра и гидрофильного поли (уретанакрилата) (HPUA), которые функционируют как электроды батареи, на растяжимом текстиле.Когда серебряные хлопья соприкасаются с потом, его хлорид-ионы и кислотность заставляют хлопья слипаться вместе, повышая их способность проводить электричество. Эта химическая реакция также вызывает прохождение электрического тока между электродами .Когда материал аккумулятора растягивается, его сопротивление еще больше снижается, что означает, что его можно использовать, когда он подвергается нагрузкам, например, когда его пользователь тренируется.

Поскольку эластичный текстильный материал очень абсорбирующий, он задерживает много пота, поэтому аккумулятор остается включенным даже при непостоянной скорости потоотделения. Это важно для стабильного функционирования, поскольку количество выделяемого человеческого пота варьируется и зависит от области тела, в которой он находится, условий окружающей среды и времени суток.

Профессор Ли добавил: «Наше устройство может быть более долговечным, чем современные технологии, поскольку мы показали, что оно может выдерживать нагрузку от повседневной деятельности пользователя, а также многократное воздействие стресса или пота.

Исследователи планируют дополнительно изучить влияние других компонентов человеческого пота и то, как такие факторы, как тепло тела, могут влиять на производительность батареи.

Поделиться

Источник