这种手指套可以让您在睡觉时为电子设备供电

一种新的可穿戴设备将手指的触摸变成小型电子设备和传感器的电源。加州大学圣地亚哥分校的工程师开发了一种薄而柔韧的带子，可以戴在指尖上，当人的手指出汗或按压时会产生少量电力。

这种以汗液为燃料的设备的特别之处在于，即使佩戴者睡着或坐着不动，它也能发电。这对于可穿戴设备领域来说可能是一件大事，因为研究人员现在已经找到了如何利用即使在一个人不动的情况下也可以从人体汗液中提取的能量。

共同第一作者、纳米工程博士卢寅说，这种类型的设备是同类设备中的首创。加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院的学生。“与其他汗水驱动的可穿戴设备不同，这款可穿戴设备不需要锻炼，也不需要佩戴者的身体投入才能发挥作用。这项工作是朝着让可穿戴设备更实用、更方便、更易于日常使用的方向迈出的一步。”

7 月 13 日在Joule发表的一篇论文中描述了这种新型可穿戴能量收集器。

该设备还可以通过轻按手指产生额外的能量，因此打字、发短信、弹钢琴或敲击莫尔斯电码等活动也可以成为能量来源。

加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授约瑟夫·王说：“我们设想这可以用于任何涉及触摸的日常活动，人们通常在工作、在家、看电视或吃饭时都会做的事情。”雅各布斯工程学院和该研究的资深作者。“目标是这款可穿戴设备自然适合你，你甚至不必考虑它。”

该设备的大部分能量来自指尖产生的汗水，指尖是 24 小时的汗水工厂。一个鲜为人知的事实是，指尖是身体上最容易出汗的部位之一。每一个都挤满了超过一千个汗腺，可以产生比身体其他大部分区域多 100 到 1000 倍的汗水。

“我们感到身体其他部位出汗较多的原因是这些部位通风不良，”尹说。“相比之下，指尖总是暴露在空气中，所以汗水一出来就会蒸发。所以我们不是让它蒸发，而是使用我们的设备来收集这些汗水，它可以产生大量的能量。”

但并非任何以汗水为燃料的设备都可以在指尖上工作。尹解释说，从如此小的区域收集汗水并使其有用需要一些创新的材料工程。研究人员必须构建设备的不同部分，使其具有超强的吸水性，并能有效地将人体汗液中的化学物质转化为电能。

尹与加州大学圣地亚哥分校纳米工程博士一起参与了这个项目。该研究的其他共同第一作者 Jong-Min Moon 和 Juliane Sempionatto 是由 Wang 领导的团队的一部分，Wang 也是加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的主任。8 年前，王和他的团队率先推出了汗水驱动的可穿戴设备。从那时起，他们一直在利用该技术开发新的更好的方法来使用可持续的资源为可穿戴设备供电，例如佩戴者本身及其周围环境。

这种最新的能量收集技术的独特之处在于它可以随时随地用作电源。它没有与仅在阳光下工作的太阳能电池或仅在设备与周围环境之间存在较大温差时工作的热电发电机相同的限制。

这个怎么运作

该设备是一个薄而灵活的条带，可以像创可贴一样缠绕在指尖上。碳泡沫电极垫吸收汗水并将其转化为电能。电极上装有酶，可以触发乳酸和汗液中的氧分子之间的化学反应，从而产生电能。电极下方是一个由所谓的压电材料制成的芯片，按下时会产生额外的电能。

当佩戴者出汗或按压条带时，电能会存储在一个小电容器中，并在需要时释放到其他设备。

研究人员让受试者在进行久坐活动时将设备戴在一个指尖上。从 10 小时的睡眠开始，该设备收集了近 400 毫焦耳的能量——这足以为电子手表供电 24 小时。从一个小时的随意打字和点击鼠标开始，该设备收集了近 30 毫焦耳。

而这只是来自一个指尖。研究人员表示，将设备绑在其余指尖上会产生 10 倍以上的能量。

“通过使用指尖上的汗水——无论您身在何处或在做什么，汗水都会自然流出——这项技术无需用户付出任何努力即可获得净能量。这就是我们所说的最大能量回报投资，”王说。

“将其与锻炼时收集能量的设备进行比较，”尹解释说。“当你跑步时，你投入数百焦耳的能量只是为了让设备产生毫焦耳的能量。在这种情况下，你的能量投资回报非常低。但有了这个设备，你的回报非常高。当你正在睡觉，你没有工作。即使用一个手指按压，你也只投入了大约半毫焦耳。”

在其他实验中，研究人员将他们的能量收集器连接到一个电子系统，该系统由连接到小型低功率显示器的化学传感器组成，该显示器显示传感器数据的数字读数。每 10 秒按下能量收集器 10 次，或者只是将它戴在指尖上两分钟就足以为传感器和显示器供电。在一项实验中，研究人员将他们的设备连接到他们在实验室开发的维生素 C 传感器上。他们让受试者服用维生素 C 药丸，然后使用手指驱动系统读取他们的维生素 C 水平。在另一项实验中，研究人员表明，他们的系统还可以与实验室制造的钠传感器一起使用，以读取盐水溶液的钠离子水平。

“我们的目标是使其成为一种实用的设备，”尹说。“我们想证明这不仅仅是另一个可以产生少量能量的很酷的东西，然后就是这样——我们实际上可以利用这些能量为传感器和显示器等有用的电子设备供电。”

为此，该团队正在对该设备进行进一步改进，使其更加高效和耐用。未来的研究将包括将其与其他类型的能量收集器相结合，以创建新一代自供电可穿戴系统。

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