【科学强国】汗液也能发电?让人体发电成为可能


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【科学强国】汗液也能发电?让人体发电成为可能


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天气这么热 , 出的汗可不能浪费 。 其实咸咸的汗水还有妙用 , 那就是发电 。
想象一下 , 假如你手腕上的智能手表永远不会断电 , 因为你的汗液可以为它供电 。 这么有前途的能量来源 , 一起来了解下 。
汗液发电:新型可发电生物膜
汗液具有降温散热、保护皮肤、排泄体内废物等作用 , 而过于发达的汗腺也常常会给人们带来苦恼 , 粘腻的汗水打湿衣物 , 不仅会让人感到难受 , 还可能散发出“不友好”的味道 。

近日 , 来自马萨诸塞大学阿默斯特分校(UMass Amherst)的研究团队表示 , 他们设计的新型可发电生物膜有望彻底改变可穿戴电子设备行业 , 为个人医疗传感器、个人电子设备等提供长期、持续的电力 。
据论文描述 , 这种大约只有一张纸厚度的生物膜是由一种改造过的硫还原地杆菌(G. sulfurreducens)自然产生的 。 生物膜由大约 40 微米厚或大约一张纸厚度的细菌细胞片组成 。 确切地说 , 它是由基因工程改造的硫还原杆菌组成的 。
相比于以往的研究 , 这种新型生物膜不仅可以提供和同等大小电池一样多甚至更多的能量 , 而且可以持续工作 , 且不需要“投喂” 。
并且 , 这种透明的、小巧的、薄薄的、柔韧的生物膜可以像创可贴一样直接贴在皮肤上 , 连续不断地产生稳定的电力 。

此外 , 据英国《每日邮报》网站报道 , 国外的研发人员宣称 , 一种像石膏一样缠绕在手指上的新型可穿戴装置也可以在人睡觉时收集汗水并利用它发电 。 这款装置的样机目前只能储存少量电力 , 需要连续佩戴3周才能为智能手机提供电力 , 但美国加利福尼亚大学圣迭戈分校的研发人员希望未来能够提高容量 。
研究人员说 , 指尖是人体汗腺最集中的部位之一 , 每个指尖产生的汗液是其他大多数部位的100到1000倍 。
这种新装置利用一个无源系统用指尖上的汗液发电 , 即使你正在睡觉或完全静坐 。 借助一种智能海绵材料 , 汗液可以被导体收集和处理 。 当佩戴者按压、开始出汗或轻敲手指时 , 能量收集器会产生少量电力 。 它将打字、发短信、弹钢琴或敲摩尔斯电码等活动转换成额外的电力 。 因此 , 发一条推文就可以为手机充电 。
他们发现 , 佩戴10个小时能产生可让手表走24小时的电力——大约400毫焦 。
但从这么小的部位收集汗水并将其转化为电力 , 需要特殊的材料和工程技术 。
体温发电:柔软、可拉伸
来自华盛顿大学的研究团队研发了一种由无机半导体和印刷多功能软质材料制成的高效可拉伸热传导发电机 , 在自供电可穿戴电子设备、热触觉传感器、软机器人和人机交互等方面具有巨大应用潜力 。

据介绍 , 这种柔性的、可穿戴的热传导发电机 , 不仅可以将体热转化为电能 , 而且还具备柔软、可拉伸、结实、高效的特性 。 在以往的研究中 , 这些特性很难完全组合到一起 。
此外 , 即使经过 30% 应变的拉伸循环 15000 余次后 , 原型热传导发电机仍然可以保持完整的功能 , 该热传导发电机的功率密度比以往的可拉伸热传导发电机增加了 6.5 倍 。
这项研究的一个独特之处在于 , 从材料合成到器件制造和表征 , 覆盖了整个生产流程 。 这让研究团队可以自由地设计新材料 , 发挥创意 , 设计生产过程中的每一步 。
体温供电:人体永动机
永动机到底有没有可能被制造出来 , 科学上来说是不可能的 。 但是日本发明了一个薄膜 , 似乎可以制造一个人体永动机 。
日本某高校此前研究了一种“体温充电薄膜” , 它是在由碳纳米管制成的材料上涂上“冠醚”等有机化合物 , 制作出来的厚度仅0.1毫米的薄膜 。

它可以捕捉体表的热量 , 利用体温和外界环境差来发电 , 做成腕带大小的充电薄膜就可以作为一个微型人体供电设备 , 给手机充电 。
它的发电效率只有太阳能电池的十分之一 , 设计初衷是为了给心脏起搏器做人体设备供电 。
不过顺着这个思路 , 如果能做出足够面积的充电薄膜 , 我们是否可以用人体连接电风扇 。 夏天人体温度越高 , 产生的温差电动势越大 , 风扇转得越快 , 体温下降 , 风扇也就慢下来 。 这不是现成的降温神器吗?

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