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- 新設(shè)備通過人體運動為可穿戴傳感器供電
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2020/10/19
威高的摩擦發(fā)電機(jī)由常用的商業(yè)材料制成，并在穿戴者移動時產(chǎn)生電能。
廉價的可穿戴傳感器可以監(jiān)測心率和體溫以及血糖和代謝副產(chǎn)物的水平的出現(xiàn)，使研究人員和衛(wèi)生專業(yè)人員以前所未有的方式監(jiān)測人類健康。但是，像所有電子設(shè)備一樣，這些可穿戴式傳感器需要電源。電池是一種選擇，但不一定是理想的，因為它們可能體積龐大，笨重且電量耗盡。
加州理工學(xué)院醫(yī)學(xué)工程學(xué)助理教授，加州理工學(xué)院的高偉（Wei Gao）一直在開發(fā)這些傳感器以及新穎的方法來利用人體自身為它們供電。在此之前，他創(chuàng)建了一種傳感器，該傳感器可以監(jiān)測人類汗液中的健康指標(biāo)，該傳感器由汗液本身提供動力。
現(xiàn)在，Gao已開發(fā)出一種為無線可穿戴傳感器供電的新方法：他收集人移動時產(chǎn)生的動能。
這種能量收集是通過將薄薄的三明治材料（聚四氟乙烯，銅和聚酰亞胺）粘貼到人的皮膚上來完成的。隨著人的移動，這些材料片會在由銅和聚酰亞胺制成的滑動層上摩擦，并產(chǎn)生少量電能。這種現(xiàn)象稱為摩擦電，也許最好是人走過鋪有地毯的地板然后觸摸金屬門把手后可能受到的靜電沖擊。
“我們的摩擦發(fā)電機(jī)，也稱為納米發(fā)電機(jī)，有一個固定在軀干上的定子和一個固定在手臂內(nèi)側(cè)的滑塊。在人體運動過程中，滑塊在定子上滑動，還有電流是同時產(chǎn)生的�！� “機(jī)制非常簡單。摩擦?xí)a(chǎn)生電能。從概念上講，這并不是新事物�！�
高說，新的是研究團(tuán)隊如何制造納米發(fā)電機(jī)。
他說：“我們不是使用高檔材料，而是使用市售的柔性電路板。” “這種材料很便宜，非常耐用，并且在很長一段時間內(nèi)具有機(jī)械強(qiáng)度�！�
納米發(fā)電機(jī)不會產(chǎn)生大量的電能。實際上，將需要一種表面積為100平方米的設(shè)備來為40瓦的燈泡供電。但是，Gao的可穿戴傳感器對電源的要求很低，并且系統(tǒng)將產(chǎn)生的電能存儲在電容器中，直到有足夠的電荷可以從傳感器中讀取讀數(shù)，然后通過藍(lán)牙將數(shù)據(jù)無線發(fā)送到手機(jī)。一個人移動得越多，傳感器收集數(shù)據(jù)的頻率就越高。即使該人久坐不動，傳感器最終仍將積累足夠的能量以進(jìn)行操作。
Gao最終希望使用通過多種方法產(chǎn)生的能量來運行他的可穿戴傳感器。例如，可穿戴設(shè)備可能會使用汗水，摩擦發(fā)電機(jī)和小型可穿戴太陽能電池板產(chǎn)生的電能。
描述該研究的論文名為“由人類運動驅(qū)動的無線無電池可穿戴汗液傳感器”，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》雜志第40期上。
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