據外媒報道，夏天的熱浪讓你感到汗流浹背？別擔心，不是所有的汗水都白費了。在7月13日發表在《Joule》上的一篇論文中，研究人員開發了一種新設備，它可以從你指尖各處的汗液中收集能量。
截止到目前，該設備是迄今發明的最有效的身體能量收割機，其可以在10小時的睡眠中、在沒有任何機械能輸入的情況下，每平方厘米能產生300毫焦耳(mJ)的能量，單按一個手指就能產生額外的30毫焦耳的能量。研究人員表示，該設備代表着自可持續可穿戴電子產品向前邁出的重要一步。
“通常情況下，你希望能源投資獲得最大回報。你不會想通過運動消耗大量的能量，而只得到一點點能量，”加州大學聖地亞哥分校納米工程教授、論文資深作者Joseph Wang說道，“但在這裡，我們想要創造一種適應日常活動的設備，幾乎不需要任何能量投入–你可以完全忘記設備的存在去睡覺或做像打字這樣的辦公桌工作，但仍能繼續產生能量。你可以把它叫做‘無所事事的力量’。”
以前使用汗液發電的設備需要劇烈運動如大量跑步或騎車，然後才能排出足夠的汗來發電。但在運動過程中消耗的大量能量很容易抵消掉產生的能量，通常會導致投資的能量回報不到1%。
相比之下，這種裝置屬於研究人員所稱的能量採集器的“聖杯”類別。它不需要依賴陽光或運動等不規則的外部來源，而只需要手指接觸就可以在睡眠期間收集超300mJ的能量–研究人員稱，這足以為一些小型可穿戴電子設備供電。因為不需要運動，所以收集的能量和投入的能量之間的比例本質上是無限的。
選擇指尖而非腋下作為汗腺的來源似乎有些奇怪，但事實上，跟身體其他部位相比，指尖的汗腺密度最高。
“在手指處產生更多的汗水可能是為了幫助我們更好地抓東西，”論文的第一個合著者Lu Yin 指出，“手指上的出汗率可以高達每分鐘每平方厘米幾微升。跟身體其他部位相比，這是非常重要的，那裡的出汗率可能要小兩到三個數量級。”
研究人員在這項研究中開發的設備是一種名為生物燃料電池(BFC)的能量收集器，由乳酸鹽（汗液中的一種溶解化合物）提供動力。從外部看，它就像一塊簡單的泡沫，連接着一個帶有電極的電路，所有電極都連接在手指墊上。泡沫由碳納米管材料製成，該設備還包含一種水凝膠，這有助於最大限度地吸收汗水。
“該設備的大小約為1平方厘米。它的材料也非常靈活，所以你不必擔心它太硬或感覺奇怪。你可以舒適地穿戴很長一段時間。”Yin說道。
在該裝置內會發生一系列的電化學反應。這種電池在陽極上配備了一種生物酶，它可以氧化乳酸或從乳酸中去除電子；在陰極上沉積少量鉑，以催化還原反應，利用電子將氧轉化為水。一旦發生這種情況，電子就會從乳酸流過電路進而產生電流。這個過程是自發的：只要有乳酸，就不需要額外的能量來啟動這個過程。
跟BFC分離但互補的是，將機械能轉換為電能的壓電發電機也連接在該設備上，這可以額外獲取高達20%的能量。依靠手指的自然捏動或打字等日常動作，這些發電機幾乎無需任何工作就能產生額外的能量：每小時一次手指按壓只需要0.5mJ的能量，但產生的能量超過30兆焦耳，投資回報率為600%。
研究人員能使用該設備為有效的維生素C和鈉感知系統提供動力，另外通過該設備的改進使其在未來擁有更強大的能力持樂觀態度，這可能使它適合於健康和健康應用。“我們想讓這種設備跟手套等可穿戴設備更緊密地結合在一起。我們也在探索使無線連接到移動設備以實現擴展連續傳感的可能性，”Yin說道。
“有很多令人興奮的潛力，”Wang稱，“我們有十個手指可以用。”