最高效身体能量收集器问世

13日发表在《焦耳》杂志上的一篇论文显示，美国加州大学圣地亚哥分校的研究人员开发了一种可以从指尖上的汗水中获取能量的新设备。在10小时的睡眠期间内，无需任何机械能量输入的情况下，该设备每平方厘米可产生300毫焦耳的能量；只需按一下手指，就能额外产生30毫焦耳的能量。这是有史以来发明的最高效的身体能量收集器，意味着可自我维持的可穿戴电子产品向更实用、更方便、更大众化的方向迈出了重要一步。

图片来源：Eurekalert/lu yin

以前，基于汗水收集能量的设备需要大量运动，比如通过佩戴者高强度跑步或骑自行车才会出足够的汗来激活发电。

相比之下，新设备无需佩戴者进行锻炼。除了睡觉，还可以通过轻按手指产生额外的能量，因此打字、发短信、弹钢琴等活动也可成为能量来源。该设备论文资深作者、加州大学圣地亚哥分校纳米工程学教授约瑟夫·王说：“你可以将其称之为‘无所事事带来的能量’。”

新设备是一种名为生物燃料电池的能量收集器，由乳酸（一种溶解在汗液中的化合物）提供动力。从外观看，它是一条薄而柔软的带子，大小约为1平方厘米，可以像创可贴一样缠绕在指尖上，可长时间舒适佩戴。设备的材质是由碳纳米管材料制成的泡沫，同时还有一种有助于最大限度吸汗的水凝胶。

碳泡沫电极的衬垫紧贴手指，吸收汗水并将其转化为电能。电极上装有酶，可以触发汗液中的乳酸和氧分子之间的化学反应来发电。在电极下面是一个由压电材料制成的芯片，当受到挤压时，它会产生额外的电能。

当佩戴者流汗或按压紧身衣时，电能被储存在一个小电容器中，并在需要时释放到其他设备。

一名受试者将该设备戴在一个指尖上。在10个小时的睡眠中，该设备收集了近400毫焦耳的能量，这足以为一块电子表提供24小时的电力。通过一个小时的随意打字和点击鼠标，该设备收集了近3000万毫焦耳的能量。

研究人员表示，之所以选择指尖，是因为与身体其他部位相比，指尖的汗腺密度最高，达一千多个。手指是身体24小时的“汗水工厂”，可产生的汗量是身体其他大部分部位的100到1000倍。

此外，该设备还可读取身体维生素C水平和盐水溶液中的钠离子水平。未来，研究人员希望改进设备，实现利用能量为传感器和显示器等电子设备供电的目标。