利用汗液為電池充電?NTU 科學家最新研究成果

2021年09月06日   •   4275次閱讀

南洋理工大學的研究人員開發出一種柔軟且可拉伸的電池,並利用人體汗液為其提供動力。這種電池可以幫助減少有害的電子廢物,科學家們相信它可能會導致可穿戴技術行業的創新。

研究人員合影,來源:NTU

汗液能為電池充電?

是的,這是南洋理工大學研究人員最新發布的新研究成果。研究人員開發出一種柔軟且可拉伸的電池,並利用人體汗液為其提供動力。

原型電池由印刷的銀片電極組成,可利用汗液發電。電池尺寸為 2 厘米 x 2 厘米,像小紙繃帶一樣平坦,貼在柔軟且吸汗的紡織材料上,該紡織材料是可拉伸的,並可連接到可穿戴設備,如手錶、腕帶或臂帶。

這種電池可以幫助減少有害的電子廢物,因為它不含重金屬或有毒化學物質,科學家們相信它可能會引領可穿戴技術行業的創新。

汗液充電的可穿戴電池

NTU 製造的電池是通過將含有銀片和親水性聚(氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯)(HPUA)的油墨印刷到可拉伸的紡織品上而製成的,這些油墨用作電池電極。

當銀片與汗液接觸時,其氯離子和酸度會使銀片結塊,從而增加其導電能力。這種化學反應還會導致電流在電極之間流動。

當電池材料被拉伸時,其電阻會進一步降低,這意味著它可以在承受壓力時使用,例如用戶鍛鍊時

電池原理, 圖片來源:發表論文

由於可拉伸織物的吸水性非常好,因此可以保留大量汗水,即使出汗速度不一致,電池也能保持供電。這對於持續運作很重要,因為人體分泌的汗液量是可變的,並且取決於汗液所在的身體部位、環境條件和一天中的時間。

Lee教授補充說:「我們的設備可能比目前的技術更耐用,我們證明了它可以承受佩戴者日常活動所受到的壓力。我們電池的纖薄尺寸還解決了可穿戴技術中的兩個問題:傳統紐扣電池無法實現對消費者有吸引力的時尚美感,而更薄的電池會降低產品續航能力。」

研究人員計劃進一步探索人體汗液的其他成分的影響,以及體溫等因素如何影響電池的性能。

新型電池更環保

這種電池可以幫助減少有害的電子廢物,因為它不含重金屬或有毒化學物質,科學家們相信它可能會導致可穿戴技術行業的創新。

作為可以減少有害電子廢物的更可持續的替代方案,汗液動力電池的開發反映了NTU致力於尋找替代方案,以減輕對環境的影響。

領導這項研究的材料科學家、南大研究生院院長 Lee Pooi See 教授說:「我們的技術預示著可穿戴設備設計中前所未有的里程碑。通過利用無處不在的產品汗水,我們可以尋找一種更環保的方式來為可穿戴設備供電,而不依賴於傳統電池。它是我們身體產生的幾乎可以保證的能量來源。我們希望電池能夠為各種可穿戴設備供電。」

研究人員在測試,圖片來源:NTU

該研究於 7 月發表在科學期刊《Science Advances》上。南大的企業和創新公司 NTUitive 也已提交了汗液動力電池的專利申請。

該研究的共同第一作者、南洋理工大學材料科學與工程學院研究員Lyu Jian博士說:「傳統電池比以往任何時候都更便宜、更普遍,但它們通常使用對環境有害的不可持續材料製造。它們在可穿戴設備中也有潛在危害,損壞的電池可能會將有毒液體濺到人體皮膚上。我們的設備可以提供一個真正的機會來完全消除這些有毒物質。

參考文獻:

1. Paper titled 『Printable elastomeric electrodes with sweat-enhanced conductivity forwearables』 published in Science Advances, 14 July, 2021, 8433.

2. 「Break a sweat to recharge this battery」 NTU Media Release.

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