Forscher der University of Colorado Boulder haben ein neues, kostengünstiges tragbares Gerät entwickelt, das den menschlichen Körper in eine biologische Batterie verwandelt.
Das Gerät, heute in der Zeitschrift Science Advances beschriebenEs ist dehnbar genug, dass Sie es als Ring oder Armband tragen können. Es nutzt die natürliche Wärme eines Menschen und wandelt mithilfe eines winzigen thermoelektrischen Generators die Körpertemperatur in Elektrizität um.
„In Zukunft wollen wir in der Lage sein, tragbare Elektronik ohne Batterie mit Strom zu versorgen“, sagt er Jianliang Xiao, leitender Forschungsautor und außerordentlicher Professor am Paul M. Rady Department of Mechanical Engineering an der University of Colorado Boulder.
Das Konzept der tragbaren Thermoelektrik
Es sieht aus wie etwas aus der Matrix-Filmreihe, in der eine Rasse von Robotern Menschen versklavt, um ihre kostbare organische Energie zu ernten. Xiao und ihre Kollegen sind nicht so ehrgeizig (und Gott sei Dank): Ihre Geräte können ca. 1 Volt Energie für jeden Quadratzentimeter Platz auf der Haut, weniger Spannung pro Fläche als die der meisten vorhandenen Batterien, aber immer noch ausreichend, um elektronische Geräte wie Uhren oder Fitness-Tracker mit Strom zu versorgen.
Wissenschaftler haben bereits mit Geräten experimentiert indossabili ähnliche Thermoelektrika, aber Xiao ist elastisch, kann bei Beschädigung geheilt werden und ist vollständig recycelbar. Dies macht es zu einer saubereren Alternative zu herkömmlicher Elektronik.
Jedes Mal, wenn Sie eine Batterie verwenden, entleeren Sie sie und müssen sie eventuell ersetzen. Das Tolle an unserem thermoelektrischen Gerät ist, dass Sie es tragen können und es mit konstanter Leistung versorgt
Jianliang Xiao
Hauttechnologie
Das Projekt ist nicht Xiaos erster Versuch, den Menschen mit dem Roboter zu verschmelzen. Er und seine Kollegen haben bereits Pionierarbeit beim Design von „elektronischer Haut“ geleistet, tragbaren Geräten, die wie echte menschliche Haut aussehen und sich auch so verhalten. Aber selbst dieser „Android-Skin“ musste an eine externe Stromquelle angeschlossen werden, um zu funktionieren.
Und nun? Die neueste Innovation des Teams aus einer Basis aus einem elastischen Material namens Polyamin. Anschließend setzen die Wissenschaftler einen dünnen thermoelektrischen Chip nebeneinander ein. Ein Netzwerk aus Chips, die alle mit Flüssigmetalldrähten verbunden sind. Das Endprodukt sieht aus wie eine Mischung aus einem Plastikarmband und einem Miniatur-Computer-Motherboard oder vielleicht einem Hi-Tech-Diamantring.
„Unser Design macht das gesamte System dehnbar, ohne zu viel Spannung auf das thermoelektrische Material auszuüben, das sehr zerbrechlich sein kann“, sagte Xiao.
Stellen Sie sich vor, Sie gehen joggen. Während Sie trainieren, erwärmt sich Ihr Körper und strahlt Wärme aus. Xiaos Gerät fängt diesen Energiefluss ein. Ein thermoelektrischer Mini-Generator in engem Kontakt mit dem menschlichen Körper kann diese Wärme nutzen, die normalerweise an die Umgebung abgegeben würde.
Ein thermoelektrischer Stein
Die Modularität dieses thermoelektrischen Systems kann durch Hinzufügen oder Entfernen weiterer Generatorblöcke variiert werden. „Was wir tun können, ist, diese kleineren Einheiten zu einer größeren Einheit zusammenzufügen“, sagt Xiao. „Es ist, als würde man ein paar kleine Lego-Teile zu einer großen Struktur zusammenfügen. Es gibt Ihnen viele Möglichkeiten zur Anpassung.“
Xiao und seine Kollegen errechneten beispielsweise, dass eine zügig gehende Person ein Gerät von der Größe eines typischen Sportarmbandes verwenden könnte. etwa 5 Volt Strom zu erzeugen, das ist mehr als viele Uhrenbatterien sammeln können.
Die neuen Geräte sind so stark wie biologisches Gewebe. Wenn beispielsweise ein tragbares thermoelektrisches Gerät reißt, können Sie die abgebrochenen Enden zusammendrücken und sie werden innerhalb von Minuten wieder abdichten. Und am Ende des Zyklus kann das Gerät in eine spezielle Lösung getaucht werden, die die elektronischen Komponenten trennt und die Polyaminbase auflöst: Jeder dieser Inhaltsstoffe kann wiederverwendet werden.
