Ученые изобрели тонкую полоску, вырабатывающую электричество из пальца

Теперь зарядное устройство для телефона будет у вас всегда под рукой! Ученые разработали тонкую, пригодную для носки полоску, которая вырабатывает электричество из ваших влажных рук, пока вы спите. Она просто прикрепляется к пальцу и улавливает влагу из пота, превращая ее в накопленную электроэнергию.

Как это вообще работает?

В наших кончиках пальцев больше потовых желез, чем на других участках тела. Вот почему влаги на них достаточно, чтобы выработать достаточно энергии для зарядки гаджета. Например, такая мини-батарейка может подпитывать часы в течение целого дня после десяти часов ношения. Разработчики говорят, что устройство сгенерирует в десять раз больше энергии, если надеть сразу десять полосок.

Новое устройство оборачивается вокруг кончиков пальцев как пластырь и может собирать пот, пока вы спите, чтобы использовать его для выработки электроэнергии. На данный момент прототип устройства накапливает лишь небольшую часть энергии, а для питания смартфона потребуется около трех недель постоянного ношения, но разработчики из Калифорнийского университета в Сан-Диего надеются увеличить емкость в будущем.

Энергии может вырабатываться больше

Создатели устройства обнаружили, что, если носить его в течение десяти часов, будет выработано достаточно энергии, чтобы часы продолжали работать в течение суток. Это около 400 миллиджоулей с одного пальца. Но привязка устройств к остальным кончикам пальцев будет генерировать в 10 раз больше энергии.

Большинство носимых устройств, производящих энергию, требуют от пользователей выполнения интенсивных упражнений или зависят от внешних источников, таких как солнечный свет или большие перепады температуры. Но новая полоска использует пассивную систему для выработки электричества из влаги на кончиках ваших пальцев, даже если вы спите или сидите совершенно неподвижно, пояснили специалисты.

Для выработки энергии не нужно усилий

Кончики пальцев являются самой влажной частью тела, поэтому, благодаря специальному губчатому материалу, проводники могут собирать и обрабатывать капли влаги. Сборщик энергии вырабатывает небольшое количество электричества, даже когда владелец просто легко постукивает пальцами по столу.

Он делает это путем преобразования таких действий, как набор текста, текстовые сообщения, игра на пианино или ввод кода Морзе, в дополнительную энергию. Так что даже отправка твита может привести в действие ваш телефон. Соавтор разработки доктор Лу Инь сказал: «В отличие от других носимых устройств, работающих от пота, для того чтобы быть полезным, не требуется никаких упражнений или физических усилий со стороны владельца».

Биология в помощь новым разработкам

Это новое устройство — шаг вперед к тому, чтобы сделать носимые на пальцах «зарядники» более практичными, удобными и доступными для обычного человека. По словам исследователей, на кончиках пальцев находится ксимум потовых желез, при этом каждый палец вызывает от 100 до 1000 раз больше потоотделения, чем большинство других областей.

Доктор Лу Инь сказал: «Причина, по которой мы чувствуем потливость на других частях тела, заключается в том, что эти места плохо вентилируются. Кончики пальцев всегда подвергаются воздействию воздуха, поэтому пот испаряется, когда выходит наружу. Но, вместо того чтобы дать ему испариться, мы используем наше устройство для сбора этого пота, и оно может генерировать значительное количество энергии».

Разработчикам пришлось потрудиться

Собрать пот с такой небольшой площади и преобразовать его в электричество было непросто, и для этого требовались специальные материалы и инженерные решения. Устройство оснащено электрическими проводниками или электродами из угольной пены, которая поглощает пот с пальцев. Затем ферменты на электродах запускают химическую реакцию между молекулами пота — лактатом и кислородом, чтобы произвести электричество.

Небольшая микросхема под электродами, сделанная из пьезоэлектрического материала, также генерирует энергию при нажатии. При этом энергия накапливается в небольшом конденсаторе и при необходимости применяется на других устройствах. Размер полоски составляет около одного квадратного сантиметра. Материал очень гибкий, поэтому вам не нужно беспокоиться о том, что он будет мешать или сковывать пальцы.

Проведенные испытания были успешными

Чтобы протестировать новое устройство, добровольца попросили выполнять различные задачи, нося его на пальце, включая набор текста, постукивание и даже сон. За 10 часов сна устройство собрало почти 400 миллиджоулей энергии, достаточной для питания электронных наручных часов в течение 24 часов.

За час случайного набора текста и щелчка мышью устройство собрало почти 30 миллиджоулей без каких-либо дополнительных усилий со стороны испытуемых. Старший автор исследования, профессор Джозеф Ван сказал: «Используя пот с кончика пальца, который вытекает естественным образом независимо от того, где вы находитесь и что делаете, эта технология обеспечивает чистый прирост энергии без каких-либо усилий со стороны пользователя».

Максимальная окупаемость энергии

Большинство устройств, которые превращают пот в энергию, требуют от пользователя выполнения интенсивных упражнений, но не это. Лу Инь добавил: «Сравните это с устройством, которое собирает энергию во время тренировки. Когда вы бежите, вы тратите сотни джоулей энергии только на то, чтобы устройство генерировало миллиджоули. Окупаемость ваших инвестиций будет очень низкой».

Это устройство дает максимальную окупаемость энергии. Когда вы спите, вы не работаете, но польза все равно очевидна — электричество накапливается. В одном эксперименте зарядное устройство для пальцев было подключено к химическому датчику и небольшому экрану с низким энергопотреблением. Нажатия на него 10 раз каждые 10 секунд или ношения в течение двух минут было достаточно для питания сенсора и экрана.

В другом эксперименте доброволец использовал свой пот для питания датчика, разработанного исследователями для определения уровня витамина С. Другой датчик, предназначенный для измерения уровня ионов натрия в соленой воде, также успешно работал от устройства. Господин Инь сказал: «Наша цель — сделать это практичным устройством. Это не просто еще одна непонятная штука, а устройство, реально способное генерировать большое количество пассивной энергии».