テクノロジー 肘を曲げることから手首の脈拍などの微妙な動きまで、人体の動きを電気に変換し、ウェアラブルおよび埋め込み型診断センサーに電力を供給するために使用できる可能性があります。
研究者たちは、小さな磁石が絶えず一緒に押し込まれ、機械的圧力によって引き離されるときに材料が磁化される量の変化である磁気弾性効果が、剛性のあるシステムだけでなく、柔らかくて柔軟なシステムに存在する可能性があることを発見しました。
彼らのコンセプトを証明するために、チームは紙のように薄いシリコーンマトリックスに分散した微細な磁石を使用して、マトリックスが波打つにつれて強度が変化する磁場を生成しました。 磁場の強さが変化すると、電気が発生します。
「私たちの発見は、人体中心であり、モノのインターネットに接続できる実用的なエネルギー、センシング、および治療技術の新しい道を切り開きます」と研究リーダーのジュン・チェンは言います。
チェンと彼のチームは、白金触媒によるシリコーンポリマーマトリックスとネオジム-鉄-ホウ素ナノ磁石で作られた、小さくて柔軟な磁気弾性発電機（米国のXNUMX分のXNUMXのサイズ）を構築しました。 次に、柔らかく伸縮性のあるシリコンバンドで被験者の肘に固定しました。 彼らが観察した磁気弾性効果は、硬質金属合金を使用した同様のサイズのセットアップよりもXNUMX倍大きかった。
その結果、このデバイスは4.27平方センチメートルあたり10,000ミリアンペアの電流を生成しました。これは、次に優れた同等のテクノロジーよりもXNUMX倍優れています。
実際、柔軟な磁気弾性ジェネレーターは非常に感度が高いため、人間の脈波を電気信号に変換し、セルフパワーの防水心拍数モニターとして機能することができます。 生成された電力は、汗などの他のウェアラブルデバイスに持続的に電力を供給するためにも使用できます センサー または温度計。
人体の動きから電力センサーやその他のデバイスにエネルギーを収集するウェアラブル発電機を作るための継続的な努力がなされてきましたが、実用性の欠如がそのような進歩を妨げてきました。
たとえば、磁気弾性効果のある硬質金属合金は、皮膚に対して圧縮するのに十分に曲がらず、実行可能なアプリケーションにとって意味のあるレベルの電力を生成します。
静電気に依存する他のデバイスは、十分なエネルギーを生成しない傾向があります。 それらの性能は、湿度の高い状態や皮膚に汗が付着している場合にも低下する可能性があります。
水を防ぐためにそのようなデバイスをカプセル化しようとする人もいますが、それはそれらの有効性を低下させます。
ただし、UCLAチームのウェアラブル磁気弾性ジェネレーターは、人工汗にXNUMX週間浸した後でも十分にテストされました。