加大洛杉磯分校開發出自供電可拉伸且防水的磁彈性發電機

加州大學洛杉磯分校Samueli工程學院的一個生物工程師團隊發明了一種新穎柔軟的自供電生物電子裝置。該技術將從彎曲肘部等人體運動到細微的運動,如一個人手腕上的脈搏轉換為電力,為穿戴設備和植入式診斷傳感器供電。

研究人員發現,磁彈性效應,即當微小的磁鐵被機械壓力不斷推到一起和拉開時,材料被磁化的程度變化,可以存在於一個柔軟和靈活的系統中,而不僅僅存在於一個剛性的系統當中。為了證明他們的概念,該團隊使用分散在一個紙質薄硅膠基質中的微型磁鐵來產生一個磁場,該磁場隨着基質的起伏而改變強度。隨着磁場強度的變化,會產生電流。

Waterproof-Stretchable-Magnetoelastic-Generator-2048x1365.jpg

《自然材料》雜誌2021年9月30日發表了一項研究,詳細介紹了這一發現以及背後的理論模型和演示。這項發現為實用的能源、傳感和治療技術開闢了一條新的途徑。這項技術的獨特之處在於,當設備壓在人體皮膚上時,它允許人們舒適地伸展和移動,而且由於它依靠的是磁力而不是電力,濕度和我們自己的汗水不會影響它的效果。

團隊建造了一個小型、靈活的磁彈性發生器(大約是美國25分硬幣的大小),由鉑催化的硅酮聚合物基體和釹鐵硼納米磁體組成。然後他們用一條柔軟、有彈性的硅膠帶將其貼在受試者的肘部。他們觀察到的磁彈性效應比使用剛性金屬合金的類似尺寸裝置大四倍。因此,該裝置產生的電流為每平方厘米4.27毫安培,比目前最好的可比技術好1萬倍。

事實上,這種靈活的磁彈性發電機非常敏感,它可以將人類的脈搏波轉化為電信號,並作為一個自供電的防水心率監測器。所產生的電力也可用於可持續地為其他可穿戴設備供電,如汗液傳感器或溫度計。

(0)
上一篇 2021-10-01 04:56
下一篇 2021-10-01 04:56

相关推荐