Egy új hordható eszköz gyakorlatilag akkumulátorrá változtatja az emberi testet

A boulderi Colorado-i Egyetem kutatói kifejlesztettek egy új, olcsó, hordható eszközt, amely az emberi testet biológiai akkumulátorrá alakít...

A boulderi Colorado-i Egyetem kutatói kifejlesztettek egy új, olcsó, hordható eszközt, amely az emberi testet biológiai akkumulátorrá alakítja.

A Science Advances folyóiratban leírt eszköz elég rugalmas, hogy hordani lehessen, mint egy gyűrűt, karkötőt vagy bármilyen más kiegészítőt, amely érintkezik a bőrrel. Az eszköz az ember természetes hőjét használja ki termoelektromos generátorok alkalmazásával, amely a test belső hőmérsékletét elektromossággá alakítja át. (1)

"A jövőben azt szeretnénk, hogy a hordozható elektronikai eszközöket úgy tudjuk ellátni árammal, hogy ne kelljen akkumulátort használni bennük," - mondta Jianliang Xiao, az új cikk vezető szerzője és a CU Boulder Paul M. Rady gépészmérnöki tanszékének docense.

A koncepció úgy hangozhat, mint valami a Matrix filmsorozatból, amelyben a robotok rabszolgává tették az embereket, hogy betakarítsák értékes szerves energiájukat. Xiao és munkatársai nem ilyen ambiciózusak: készülékeik körülbelül 1 volt energiát tudnak létrehozni a bőrfelület minden négyzetcentiméterén, ami kisebb feszültség, mint amit a legtöbb meglévő akkumulátor biztosít, de még mindig elegendő az elektronikai eszközök, például az órák vagy a fitneszkövetők áramellátásához.

A tudósok korábban már kísérleteztek hasonló módon viselhető hőelektromos eszközökkel, de amit Xiao-ék létrehoztak, az nyújtható, sérüléskor képes kijavítani magát és teljesen újrahasznosítható, így a hagyományos elektronika tisztább alternatívája.

"Amikor akkumulátort használunk és az elhasználódik, végül ki kell cserélni," - mondta Xiao. "A termoelektromos készülékünkben az a szép, hogy viselhetjük és állandó energiát biztosít."

A projekt nem Xiao első próbálkozása az emberek és a technológia egyesítésére. Kollégáival korábban kísérletet tettek az "elektronikus bőr," egy hordható eszközök tervezésére, ami úgy néz ki és úgy viselkedik, mint az igazi emberi bőr. Ezt azonban a működéshez külső áramforráshoz kell csatlakoztatni.

A csoport újítása egy polyiminnek nevezett rugalmas anyagon alapul. A tudósok ezután egy sor vékony termoelektromos chipet ragasztanak erre az alapra, mindegyiket folyékony fémhuzalokkal összekötve. A végtermék úgy néz ki, mint egy műanyag karkötő és egy miniatűr számítógépes alaplap keresztezése.

"Kialakításunk az egész rendszert nyújthatóvá teszi anélkül, hogy nagy megterhelést jelentene a hőelektromos anyagnak, ami valóban törékeny lehet," - mondta Xiao.

"A termoelektromos generátorok szoros kapcsolatban vannak az emberi testtel, és képesek felhasználni azt a hőt, amely általában elveszne a környezetben," - mondta Xiao.

Hozzátette, hogy könnyen növelhető ez az energia azáltal, hogy több generátorral egészítik ki. Ebben az értelemben a tervezését egy népszerű gyermekjátékkal, a Legoval hasonlítja össze.

"Amit tehetünk, hogy ezeket a kisebb egységeket egyesítjük, hogy nagyobb egységet kapjunk," - mondta. "Olyan, mintha egy rakás kis Lego darabot állítanánk össze egy nagy szerkezet elkészítéséhez. Nagyon sok lehetőséget kínál a testreszabásra."



Xiao és kollégái kiszámolták például, hogy egy gyors sétát végző személy egy tipikus sportkarszalag méretű eszközzel körülbelül 5 voltos villamos energiát termelhet - ami több, mint amire sok óraelem képes.

Xiao elektronikus bőréhez hasonlóan az új eszköz ugyanolyan ellenálló, mint a biológiai szövetek. Ha például elszakad, akkor össze kell szorítani a végeit, és néhány perc alatt összekapcsolódnak. Ha már nincs szükség a készülékre, eldönthetjük, hogy elválasztjuk az elektronikus alkatrészeket és feloldjuk a polyimin bázist - ezen összetevők mindegyike újból felhasználható.

"Igyekszünk a lehető legolcsóbbá és megbízhatóbbá tenni készülékeinket, miközben a lehető legkisebb környezeti hatással vannak a környezetre," - mondta Xiao.

Noha a tervezés során még mindig akadnak problémák, szerinte csoportja eszközei öt-tíz év múlva megjelenhetnek a piacon.

(1) - https://advances.sciencemag.org/content/
(2) - https://www.colorado.edu/today/2021/