绿量 | 未来可为穿戴设备充电 汗水变能量 研究有突破



(维多利亚5日综合电)每次运动结束,你是否都迫不及待地脱下湿透的衣服、冲进浴室?你可能从未想过,那堆被丢弃的汗湿衣物,竟然蕴藏着可再生能源的潜力,甚至可能让你的可穿戴设备彻底告别充电器。
直接在皮肤表面发电
在澳洲迪肯大学前沿材料研究所(IFM),未来纤维研究团队正在研发一项创新技术:直接从人体汗液中获取能量,为可穿戴设备供电。这项突破性的研究有望让“插电充电”成为历史。但他们的思路并非从衣服上提取汗液,而是直接在皮肤表面发电。
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IFM研究员乌斯曼正在参与这项研究,他的愿景是为循环经济重新设计材料,使其具备“非凡功能”。
可穿戴设备项目的研究团队包括纳米发电机(即将能量转化为电力的微型装置)专家和设备制造专家。乌斯曼则专攻“MXene”材料——一种比纸张薄百万倍的新型材料。
乌斯曼希望基于自己的博士研究,探索如何将MXene转化为实际可用的纤维材料。就在这时,他遇到了正在研究可穿戴水力纳米发电机(HENGs)的苏红丽及其导师、设备制造专家尼尔加兹。三人的合作,打开了全新的设计可能性。
“苏博士找到我时,他的难题是寻找能够提升设备性能的材料,”乌斯曼回忆道,“而我正好有一种特性独特的材料,但不知道它的最佳用途。于是,我们一拍即合。”
他们的研究重点是开发可穿戴HENGs设备,这类设备能够利用汗液蒸发过程产生能量,属于更广泛的能量收集技术范畴,其目标是更高效地利用可再生能源。
羊毛结合MXene打造导电纤维
迪肯大学所在的吉朗地区,历史上曾是羊毛贸易和出口的中心。因此,研究团队决定探索羊毛是否能与MXene结合,创造出适用于可穿戴电子设备的导电纤维。
“我们都知道羊毛会缩水,”乌斯曼笑道,“但换个角度想,这意味着羊毛织物能够承受极大的拉伸力。这对可穿戴电子设备至关重要,尤其是导电纤维,我们需要它既坚固耐用,又能保持导电性。”
乌斯曼并补充:“羊毛本身价格昂贵,如果我们能为羊毛边角料或废弃纤维赋予新的功能,那将极具价值。”
研究团队首先在盐溶液中测试了嵌入MXene的羊毛样本,结果显示其具备出色的导电性。接下来,就是最关键的实验——看看它是否能用人体汗液成功发电。
遵循科学实验的传统——自己先试试!苏红丽自告奋勇成为实验对象,他戴上原型设备,在跑步机上跑了6到10分钟。
“当他跑完后,我们发现电容器真的充上电了!”乌斯曼兴奋地回忆道。“于是,我们把它接到一块小型手表上,真的成功给手表供电!”
展望供电智能手表到宇航服
乌斯曼认为,这项研究在可穿戴设备领域有着广阔的应用前景——不仅仅是智能手表。对于医疗设备来说,能持续供电的装置可能带来革命性变化,例如全天候健康监测设备,无需充电即可提供不间断保护。
更重要的是,这项技术可能会改变人们对“汗水”的认知。从单纯需要清洗的生理副产品,到一种可再生能源的来源。
尽管目前仍需时间寻找产业合作伙伴,并开发产品将这项技术推向市场,但乌斯曼和研究团队已经开始展望更宏大的愿景。
“想象一下,如果太空人的太空服不再需要笨重的电池,而是直接利用人体汗液供电,那将是多么激动人心的突破!”乌斯曼畅想道,“希望在未来10到15年内,我们能看到这项技术的实际应用。”
“我们还有很长的路要走,但梦想必须远大。”
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