人体がバッテリーになる可穿戴デバイス

コロラド大学ボルダー校の研究者によって開発された新しい可穿戴デバイスは、体温からのエネルギーを利用して人体をバッテリーとして作用させることができます。この低コストで伸縮性のあるデバイスは、指輪やブレスレットのように着用することができます。熱電発電機を使用して、体の内部温度を電気に変換します。

この研究は、Science Advancesに掲載されています。

研究論文の筆頭著者であるジャンリャン・シャオは、コロラド大学ボルダーの機械工学部の准教授です。

「将来、可穿戴電子機器を動作させるために、バッテリーを含める必要がないようにしたい」とシャオは述べました。

研究論文の共著者には、中国の哈爾浜工業大学、東南大学、浙江大学、同済大学、華中科技大学の研究者たちが含まれています。

可穿戴デバイスは、約1ボルトのエネルギーを1平方センチメートルの皮膚面積で生成します。これは、ほとんどの既存のバッテリーよりも低い電圧です。しかし、時計などの電子機器に十分な電力を生成します。完全にリサイクル可能なデバイスは伸縮性があるため、損傷した場合に自己修復することができます。

「バッテリーを使用するたびに、バッテリーを消耗させてしまうので、最終的に交換する必要が出てきます。しかし、私たちの熱電デバイスは、着用して常に電力を供給してくれるという素晴らしい特徴があります」とシャオは述べました。

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デバイス

可穿戴デバイスの基板はポリイミンで作られており、伸縮性を実現しています。薄い熱電チップが基板に挿入され、液体金属ワイヤで接続されています。

「私たちの設計により、全システムが伸縮性を保ちながら、熱電材料に大きな歪みを加えることがありません。これは、非常に脆い材料です」とシャオは述べました。

「熱電発電機は人体に密接して接触し、通常環境に放出される熱を利用して電気を生成することができます」と彼は続けました。

発電機のブロックを追加することで、電力を増やすことができます。

「これらの小さなユニットを組み合わせて、大きなユニットを作ることができます。レゴブロックを組み合わせて大きな構造を作るようなものです。多くのカスタマイズオプションを提供します」と彼は述べました。

チームの計算によると、スポーツ用の腕時計型デバイスを着用してブリスクな歩きをすると、約5ボルトの電気を生成することができます。チームのデバイスは非常に丈夫で、破損した部分をピンセットでつまんで繋げると、数分以内に再び密封されることができます。デバイスを使用した後、電子部品を分離してポリイミン基板を溶解する特殊な溶液に浸すことができます。これにより、全ての部品が再利用可能になります。

「私たちは、デバイスをできるだけ安価で信頼性が高く、環境への影響を最小限に抑えるようにしたい」とシャオは述べました。

シャオは、このデバイスが5〜10年以内に市場に出る可能性があると考えています。