Människokroppen blir batteri med bärbar enhet

En nyligen utvecklad bärbar enhet låter människokroppen fungera som ett batteri genom att utnyttja energi från kroppsvärme. Den lågkostnads-, stretchiga enheten som utvecklats av forskare vid University of Colorado Boulder kan bäras som en ring eller armband. Genom att använda termoelektriska generatorer omvandlas kroppens inre temperatur till elektricitet.

Forskningen publicerades i Science Advances.

Jianliang Xiao är senior författare till forskningspappret och associate professor i Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering vid CU Boulder.

“I framtiden vill vi kunna driva din bärbara elektronik utan att behöva inkludera ett batteri”, sa Xiao.

Medförfattare till pappret inkluderade olika forskare från Kinas Harbin Institute of Technology, Southeast University, Zhejiang University, Tongji University och Huazhong University of Science and Technology.

De bärbara enheterna genererar cirka 1 volt energi per kvadratcentimeter hudutrymme, vilket är mindre spänning per area än de flesta befintliga batterier. Och trots detta genererar de tillräckligt med kraft för elektroniska enheter som klockor. Eftersom den fullständigt återvinningsbara enheten är stretchig kan den läka sig själv när den skadas.

“När du använder ett batteri tömmer du det och kommer så småningom att behöva ersätta det”, sa Xiao. “Det fina med vår termoelektriska enhet är att du kan bära den och den ger dig konstant kraft.”

https://www.youtube.com/watch?v=hexScHvEFwQ&feature=emb_logo

Enheten

Den bärbara enhetens bas är tillverkad av polyimin, som är ansvarig för dess stretchighet. En serie tunna termoelektriska chip är införda i basen, alla anslutna med flytande metalltrådar.

“Vår design gör hela systemet stretchbart utan att introducera mycket spänning i det termoelektriska materialet, som kan vara riktigt skört”, sa Xiao.

“De termoelektriska generatorerna är i nära kontakt med den mänskliga kroppen och kan använda värmen som annars skulle dissiperas ut i miljön”, fortsatte han.

Genom att lägga till fler block av generatorer kan kraften ökas.

“Vad jag kan göra är att kombinera dessa mindre enheter för att få en större enhet”, sa han. “Det är som att lägga ihop många små Lego-bitarna för att skapa en stor struktur. Det ger dig många alternativ för anpassning.”

Enligt teamets beräkningar kunde en snabb promenad medan man bär en idrottsarmband-enhet generera cirka 5 volt elektricitet. Teamets enhet är också extremt resilient, med två trasiga ändar som kan klämmas ihop för att förslutas inom några minuter. När enheten har använts kan den placeras i en speciallösning som separerar de elektroniska komponenterna medan den löser upp polyiminsbasen, vilket gör allt återanvändbart.

“Vi försöker göra våra enheter så billiga och tillförlitliga som möjligt, samtidigt som vi har så nära noll påverkan på miljön som möjligt”, sa Xiao.

Xiao tror att enheten kan komma ut på marknaden om fem till tio år.