检查智能手表的动作可以充电吗?

摩擦电纳米发电机(TENG)是将运动转化为电能的小型设备,可能正是将我们带入能量收集衣服和植入物的时代。但TENGs,甚至理论上,是否可以为我们提供仅由佩戴者的日常身体动作驱动的可穿戴电子设备?

简短的回答是肯定的。本周在AIP出版社的APL材料公布的韩国三星高等技术研究院(SAIT)的新研究表明,典型的身体运动产生的机械能为手表或智能手机提供动力。此外,该研究表征了与不同形式的相似运动相关的效应,它们可以在TENG中产生最大可产生的能量。

“我们研究了利用人体运动产生的机械能为商业化便携式和可穿戴设备充电的可能性,”SAIT的研究大师,该研究的作者之一Hyeon-Jin Shin说。“我们确认,如果机械能完全转化为电能,手臂日常运动产生的能量可以充分覆盖智能手表的能耗,甚至智能手机的待机能耗。”

随着对TENG的兴趣增长,特别是对于可穿戴应用,Shin和合作者希望详细解决该技术的实际可行性,并了解如何优化能量转换。

“在过去的几年中,许多研究人员已证明使用摩擦电可能进行能量收集,而TENG作为可穿戴或便携式设备能源的预期已经增加,”Shin说。“重要的是要确认来自人体运动的机械能可以覆盖设备的能量消耗,以便将TENG用于小型设备。”

研究小组将一小时内可实现的TENG能量与典型的身体动作(如打字或手臂摆动)与一系列商用电子产品和可穿戴设备同时消耗的TENG能量进行了比较。虽然即使是最有活力的博客也不会产生足够的能量来支持有源平板电脑设备,但该理论表明,半无源活动可以仅通过TENG电源为小型手机和智能手表提供动力。

通过对设备中产生电力的机制的仔细研究,他们还发现其弹性(通常不计算TENG的最大可能能量)可以提升价值。

“为了充分利用TENG的人体运动机械能,在速度(动能)和弹性(脉冲)方面理解与运动相关的因素,增加TENG的最大可能能量是非常重要的。 ),“Shin说。

凭借这一新的见解,Shin和三星研究人员准备不断完善该技术的实际应用,并利用他们的发现来突破TENG设备能够提供动力的界限 - 以及持续多长时间。

“在实际使用中优化TENG的输出能量仍然是未来工作的任务,因为真实的系统有许多限制,如阻抗匹配,频率控制和结构的稳定性,”Shin说。“然而,这项研究的结果让我们深入了解了TENG的设计,以便在有限的空间内获得大量的能量。”