Инновационный носимый девайс, разработанный инженерами из Калифорнийского университета в Сан-Диего, использует подушечки пальцев как источник энергии для небольших электронных устройств и датчиков. Для выработки электричества пользователю достаточно выполнять рутинные действия и просто потеть.

Наноинженер Лу Инь из Школы инженерии им. Ирвина Джейкобса утверждает, что изобретение его команды – первое в своём роде устройство. По словам учёного, в отличие от других носимых девайсов, также использующих пот человека как источник энергии, для его эффективности пользователю не нужно утруждать себя интенсивными физическими нагрузками. Более того, данное устройство может производить электричество даже когда его носитель неподвижно сидит иди даже спит. Кроме того, оно продолжает работать и при лёгком нажатии на подушечки пальцев. Таким образом, различные рутинные занятия, такие как игра на пианино, набор текстов, написание сообщений и т. п., также могут использоваться для генерирования электроэнергии. Инь и его коллеги считают, этот внешне непримечательный девайс олицетворяет собой уверенный шаг в сторону развития и популяризации практичной, комфортной и доступной носимой электроники.

Небольшое устройство, которое надевается на подушечки пальцев как невесомый пластырь, получает большую часть энергии из пота. Мало кто осознаёт, что наши пальцы представляют собой круглосуточную фабрику потоотделения. В каждой подушечке пальцев сконцентрированы тысячи потовых желез, которые производят в сотни и даже тысячи раз больше пота, чем большинство участков человеческого тела. Лу Инь объяснил, что интенсивное потоотделение, как правило, ощущается в местах с малой площадью контакта с воздухом. Тем временем наши пальцы «вентилируются» настолько эффективно, что чаще всего мы даже не успеваем этого заметить. Задача инновационного девайса заключается в сборе жидкости для её конвертации в чистую энергию.

Исследователи подчеркнули, что далеко не каждое устройство, способное трансформировать пот в электричество, сможет работать на подушечках пальцев. По словам Иня, для сбора пота со столь малой площади кожи и его дальнейшего использования его команда разработала несколько инновационных материалов. В частности, важнейшую роль в эффективности устройства сыграли его абсорбирующие свойства. Для этой задачи учёные разработали электроды из углеродной пены, снабжённые специфическими ферментами. Эти вещества запускают химическую реакцию между лактатами и молекулами кислорода, присутствующими в человеческом поте, для образования непрерывного электрического тока низкого напряжения. Помимо углеродных электродов, девайс также оснащён чипом из пьезоэлектрического материала, который реагирует выработкой дополнительного электричества при давлении на подушечки пальцев. Производимая энергия накапливается в небольших конденсаторах и высвобождается по требованию при контакте с электронными устройствами.

В рамках лабораторных экспериментов испытуемый надел девайс на один палец и сидя занимался своими делами. Спустя всего час периодического использования клавиатуры и мыши устройство сгенерировала почти 30 миллиджоулей. Более того, за 10 часов сна испытуемого конденсатор накопил почти 400 миллиджоулей электроэнергии: этого достаточно для питания электронных наручных часов на протяжении 24 часов. Соответственно, если использовать девайс на всех пальцах рук, можно получить в 10 раз больше энергии.

В ходе другого эксперимента учёные подключили сборщик энергии к системе из химического сенсора и небольшого маломощного дисплея, который численно отображает данные сенсора. Для питания обоих элементов системы оказалось достаточно на две минуты надеть девайс на кончик пальца либо нажимать на него по 10 раз каждые 10 секунд. Кроме того, инновационное устройство совместимо с лабораторными датчиками, определяющими уровень содержания различных веществ. В частности, в сочетании с соответствующими сенсорами оно отобразило содержание витамина С в организме испытуемого, а также уровень ионов натрия в физиологическом растворе.

Профессор наноинженерии Джозеф Ван, также задействованный в исследовании, рассказал, что цель его команды заключается в разработке практичного устройства, способного извлекать энергию в любом месте в любое время. Оно не ограничено временем или условиями работы, как, например, фотоэлементы, действующие только в присутствии солнечного света, или термоэлектрические генераторы, которые зависят от значительной разницы температур с окружением. По словам Вана, отрасль полна любопытными безделушками, которые могут производить небольшое количество электроэнергии «из воздуха», но не располагают реалистичными механизмами её эксплуатации. Потому инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего заинтересованы в создании реального девайса, применимого в повседневной жизни. К тому же разработанное ими устройство обеспечивает стабильно высокую отдачу в соотношении с вложенными усилиями. Всевозможные «умные» предметы одежды требуют, чтобы пользователь активно двигался, затрачивая сотни и тысячи джоулей собственной энергии, а с девайсом калифорнийских инженеров вам не придётся пошевелить даже пальцем.

Источник: A passive perspiration biofuel cell: High energy return on investment