Špeciálna mikromriežka vie nabíjať elektronické prístroje energiou získanou priamo z ľudského tela
Foto: Envato Elements
Inžinieri z Kalifornskej univerzity v San Diegu vyvinuli nositeľnú mikromriežku, ktorá dokáže zužitkovávať energiu z ľudského tela pre dobíjanie malých elektronických prístrojov. V článku uverejnenom 9. marca 2021 v časopise Nature Communications výskumníci uviedli, že inšpiráciu čerpali v oblasti komunálnych rozvodných mikro sietí. Ako vysvetlil jeden zo spoluautorov tohto vynálezu Lu Yin, študent nanoinžinierstva spomínanej univerzity: “Podobne ako mestská rozvodná mikro sieť integruje celú škálu lokálnych obnoviteľných zdrojov energie, ako sú veterná a slnečná energia, tak aj odevná mikromriežka integruje prístroje, ktoré lokálne zbierajú energiu z potu a pohybu rôznych častí ľudského tela, pričom ju dokážu uchovávať.”
Nositeľná mikromriežka je vyrobená z flexibilných elektronických súčiastok. Vyvinul ich tím nanobioelektrotechnikov pod vedením Josepha Wanga, riaditeľa Centra pre nositeľné senzory Kalifornskej univerzity v San Diegu a spoluautora štúdie. Tromi hlavnými komponentmi obliekateľnej mikromriežky sú ľudským potom nabíjateľné biopalivové bunky, pohybom nabíjateľné triboelektrické generátory a energiu uchovávajúce superkapacitátory. Podstatou triboelektrického javu je získavanie elektrického náboja vzájomným kontaktným trením dvoch materiálov. Napríklad väčšina statickej elektriny, s ktorou sa bežne stretávame, je spôsobená triboelektrickým javom.
Uvedené komponenty sú metódou potlače nanesené na odev. Sú pritom rozmiestnené spôsobom optimalizujúcim množstvo energie, ktoré dokážu zozbierať. Napríklad biopalivové bunky sú umiestnené na vnútornej strane odevu v oblasti hrudníka. Tam môžu najlepšie využívať energiu tvorenú potením. Na rozdiel od nich triboelektrické generátory sú umiestnené na vonkajšej strane odevu na ramenách a po bokoch trupu v blízkosti pásu. Sú totiž určené na získavanie elektriny zo švihovej energie ramien počas chôdze alebo behu. Vďaka tomuto duálnemu spôsobu získavania elektriny je odevná mikromriežka schopná dodávať energiu drobným elektronickým prístrojom rýchlo a kontinuálne. Triboelektrické generátory dokážu vyrábať elektrinu okamžite, ako sa človek začne pohybovať. Čiže ešte skôr ako sa od námahy začne potiť. V momente, kedy telo začne vylučovať pot, začnú dodávať elektrinu aj biopalivové bunky. V jej dodávke môžu pokračovať aj vtedy, keď sa človek prestane pohybovať. Spojením týchto dvôch spôsobov získavania elektrickej energie sa vzájomne eliminujú ich nedostatky.
Vedci tiež zistili, že takýto komplementárny a synergický spôsob získavania elektriny ju dokáže dodávať dvakrát rýchlejšie ako iba samotné biopalivové bunky. Navyše, je schopný poháňať prístroje trikrát dlhšie ako systém nabíjaný iba triboelektrickými generátormi.
Tento nový systém získavania elektrickej energie priamo z ľudského tela otvára dvere k ďalšiemu vývoju nositeľných technológií. V súčasnosti je totiž jedným z obmedzujúcich faktorov výdrž batérií potrebných pre ich fungovanie. Tie môžu byť pomerne veľké a ťažké, obzvlášť ak majú prístroju dodávať elektrickú energiu významne dlhšiu dobu. V oblasti ortopedickej techniky by tak tento inovatívny spôsob získavania elektriny mohol v budúcnosti viesť k odstráneniu potreby dobíjať batérie napájajúce mikroprocesormi riadené komponenty, ako sú inteligentné kĺby a chodidlá protéz horných a dolných končatín.
Redakcia, zdroj: https://www.nature.com/articles/s41467-021-21701-7
Foto: ilustračné, Envato Elements
About Author
