Sản phẩm công nghệ chuyển đổi các chuyển động của cơ thể con người - từ uốn cong khuỷu tay đến các chuyển động tinh tế như mạch đập trên cổ tay - thành điện có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các cảm biến chẩn đoán có thể đeo và cấy ghép.
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng hiệu ứng từ hóa, là sự thay đổi mức độ từ hóa của một vật liệu khi các nam châm cực nhỏ liên tục bị đẩy vào nhau và bị kéo ra xa bởi áp suất cơ học, có thể tồn tại trong một hệ thống mềm và linh hoạt - không chỉ là một hệ thống cứng.
Để chứng minh khái niệm của mình, nhóm nghiên cứu đã sử dụng các nam châm cực nhỏ được phân tán trong một ma trận silicone mỏng như tờ giấy để tạo ra một từ trường thay đổi cường độ khi ma trận nhấp nhô. Khi cường độ của từ trường thay đổi, điện được tạo ra.
Trưởng nhóm nghiên cứu Jun Chen cho biết: “Phát hiện của chúng tôi mở ra một con đường mới cho năng lượng thực tế, công nghệ cảm nhận và trị liệu lấy con người làm trung tâm và có thể kết nối với Internet of Things.”
Chen và nhóm của ông đã chế tạo một máy phát điện từ đàn hồi nhỏ, linh hoạt (có kích thước bằng một phần tư nước Mỹ) được làm từ ma trận polymer silicone xúc tác bạch kim và các nanomagnets neodymium-iron-boron. Sau đó, họ dán nó vào khuỷu tay của đối tượng bằng một dải silicon mềm, co giãn. Hiệu ứng từ đàn hồi mà họ quan sát được lớn hơn bốn lần so với các thiết lập có kích thước tương tự với các hợp kim kim loại cứng.
Kết quả là thiết bị tạo ra dòng điện 4.27 miliampe trên một cm vuông, tốt hơn 10,000 lần so với công nghệ tương đương tốt nhất hiện nay.
Trên thực tế, máy phát điện từ đàn hồi linh hoạt nhạy đến mức nó có thể chuyển đổi sóng xung của con người thành tín hiệu điện và hoạt động như một máy đo nhịp tim không thấm nước, tự cấp nguồn. Điện được tạo ra cũng có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng bền vững cho các thiết bị đeo khác, chẳng hạn như mồ hôi cảm biến hoặc một nhiệt kế.
Đã có những nỗ lực không ngừng để tạo ra máy phát điện có thể đeo được, thu năng lượng từ các chuyển động của cơ thể con người cho các cảm biến năng lượng và các thiết bị khác, nhưng việc thiếu tính thực tế đã cản trở sự tiến bộ đó.
Ví dụ, hợp kim kim loại cứng với hiệu ứng từ đàn hồi không uốn cong đủ để nén vào da và tạo ra mức công suất có ý nghĩa cho các ứng dụng khả thi.
Các thiết bị khác dựa vào tĩnh điện có xu hướng không tạo ra đủ năng lượng. Hiệu suất của chúng cũng có thể bị ảnh hưởng trong điều kiện ẩm ướt, hoặc khi có mồ hôi trên da.
Một số đã cố gắng bọc các thiết bị như vậy để ngăn nước, nhưng điều đó làm giảm hiệu quả của chúng.
Tuy nhiên, máy phát điện từ đàn hồi có thể đeo được của nhóm UCLA đã thử nghiệm tốt ngay cả sau khi ngâm trong mồ hôi nhân tạo trong một tuần.