近些年,柔性电子技术以其可穿戴功能而迅速发展,无数的传感器、电路和能量存储设备也应运而生。但是,如何减少可穿戴电子设备频繁的充电需要,简化其电力传输线路,最大程度的把能量汇集到一起,形成一个自主、可持续的供电系统依旧是这一领域亟待解决的问题。

针对这一板块的不足,近日,加利福利亚大学圣迭戈分校的研究人员开发出一种可穿戴微电网,其可以高效地收集并储存人体的能量。

这种可穿戴微电网设备主要由三部分构成:汗液驱动的生物燃料电池、运动驱动的摩擦发电机和用于储能的超级电容器。

其中,生物燃料电池被放在衬衫内侧靠近胸口的位置,其作用是从汗液中获取能量;将运动能量转化为电能的装置则被放在了衬衫外侧的前臂和身体两侧,这样有利于从走路或跑步时手臂对躯干的摆动摩擦来获取能量;至于超级电容器则被放置在衬衫外侧的胸口处,以便暂时存储以上两种设备的能量。

简单来说,这是一种以纺织为基础的多模块系统,由互补、协同的能量采集器和相称的能量存储模块来供电。其工作原理在于通过运动摆臂和流汗产生能量,快速持续地为电子设备供电。

值得一提的是,只要使用者开始运动,不必等待其流汗,摩擦发电机就能提供电能。一旦使用者开始出汗,生物燃料电池就会开始提供电能,并可以在使用者停止运动后继续供能。

此外,这种生物燃料电池还配备了一种酶,它可以触发人体汗液中的乳酸分子和氧分子之间的电子交换,从而产生电能。这种电能功能强大,甚至可以运行小型电子设备。

目前,研究人员正在根据不同的场景选择不同类型的能量采集器来适应这套系统,在未来,或将实现坐在办公室或者出去闲逛也能收集能量的可能,而这无疑是对新能源开发的又一大利好。