捕捉余热;sweat-powered传感器;传感器衬衫。
捕捉废热
武汉大学和加州大学洛杉矶分校的研究人员开发了一个水凝胶能冷却电子和余热转换为电能。
聚丙烯酰胺的热电水凝胶由框架和特定的离子注入了水。水凝胶加热时,离子(铁氰化物和亚铁氰化物)的两个电极之间的电子转移,发电。与此同时,水凝胶内的水蒸发,冷却。使用后,水凝胶再生本身通过吸收水从周围的空气中。
为了演示这种新材料,研究人员高度在2毫米厚度快速放电期间手机电池。一些余热转化为5μW的电力,和电池的温度下降了68 F。降低工作温度保证电池的安全运行和电力收获足够的监控电池或控制冷却系统。
Sweat-powered传感器
加州理工学院的研究人员开发了一个电子皮肤身体可以监控信息和运行在生物燃料电池由汗,不需要电池。
电子皮肤是由软、弹性橡胶,可以嵌入传感器监测信息,如心率、体温、血糖水平和代谢的副产品,是健康的指标。
“的一个主要挑战与这些类型的可穿戴设备是在力量方面,“魏Gao说,加州理工学院医学工程系助理教授。“许多人正在使用电池,但这不是可持续的。有些人尝试用太阳能电池或收获人类运动的力量,但我们想知道我们能得到足够的能量来源于权力这套汗水?答案是肯定的。”
高解释说,人类汗液中含有高水平的化学乳酸,复合生成正常代谢过程的副产品,特别是肌肉在运动。乳酸燃料电池内置电子皮肤吸收,并将其与大气中的氧结合,生成水和丙酮酸代谢的另一个副产品。他们操作,生物燃料电池产生足够的电力传感器和一个蓝牙设备,允许电子皮肤传输无线传感器读数。
sweat-powered电子皮肤。(来源:加州理工学院)
"尽管近场通信是一种常见的方法对于许多battery-free电子皮肤系统,它可以是仅用于电力传输和数据读出在很短的距离,”高说。“蓝牙通信消耗更高的力量不过是一个更有吸引力的方法,扩展连接实用医学和机器人应用程序。”
此外,该设备需要持续很长时间和高功率密度最小的退化。生物燃料电池是由碳纳米管浸渍铂/钴催化剂和复合网持有一种乳酸分解的酶。他们可以产生连续、稳定输出功率高达几毫瓦每平方厘米在人类汗液在多个天。
Gao说,计划是开发各种各样的传感器,可以嵌入到电子皮肤,因此它可以用于多种用途。“我们希望这个系统是一个平台。除了作为一个可穿戴的生物传感器,这是一个人机界面。生命体征和分子信息收集使用这个平台可以用来设计和优化下一代假肢。”
传感器的衬衫
麻省理工学院的研究人员创建可穿戴式传感器可以被纳入弹性,紧身的衣服收集身体信息。传感器嵌服装是可机洗,可以监测生命体征如温度、呼吸和心率。
“我们可以有任何商用实验室电子电子零件或自定义嵌入我们每天穿的纺织品,创造适合的衣服,“说亚美尼亚Dagdeviren,麻省理工学院的媒体艺术与科学学院助理教授。
电子传感器由长,灵活条包裹在环氧树脂,然后织物编织进狭窄的通道。这些通道有小开口,使传感器接触皮肤。在这项研究中,研究人员设计了一个原型的衬衫与30个温度传感器和加速度计可以测量佩戴者的运动,心率和呼吸频率。这件衣服可以将数据无线传输到智能手机。
“在我们的例子中,纺织不是电功能。它只是一个被动的元素的服装,这样您就可以穿舒适的设备和顺从地在你的日常活动,”Dagdeviren说。“我们的主要目标是衡量身体的体力活动的温度、呼吸、加速度,所有来自同一部位,而不需要任何固定或磁带。”
研究人员选择了一个聚酯混合速干性能和其符合皮肤的能力。它就像压缩衬衫穿在运动。“从外面看起来像一个正常的t恤,但是从里面,你可以看到电子零件触摸你的皮肤,“Dagdeviren说。“压缩对你的身体,和活跃的部分传感器接触皮肤。”
研究人员测试了他们的原型的衬衫穿在健身房锻炼,让他们监视温度的变化,心率和呼吸频率。因为身体的传感器覆盖面积大,研究人员可以观察到身体的不同部位的温度变化,以及这些变化如何相互关联。
团队一直在探索大规模生产材料的使用和计划开始开发其他类型的服装,如短裤。他们正在把额外的传感器监测血氧水平和其他指标的健康和相信传感器可以通知远程医疗,让医生来监测病人没有一个办公室访问或视频电话。
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