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Fitbit手环没电了?赶紧出去跑一圈电量瞬间满格勾留

发布时间:2016-09-26 15:47内容来源:终极CGFinal 点击:

Fitbit手环没电了?赶紧出去跑一圈电量瞬间满格

【腾讯科技编者按】北卡罗来纳州立大学的研究团队最新研制的热电式发电装置的厚度只有2毫米,而这个“小方片”装置却能够将人体的高效的将热能装换成为电能。

该装置的导热材料存在于“小方块”装置的表层,并且向外扩散热量,在“小方块装置”的顶部会涂有一层聚合物材料,通过这个聚合物层吸收热量传导到装置内部产生电能。

此前研究人员大胆的想象,计划把这个装置嵌入认得T恤衫中,但是研究发现“小方块”装置收集热量最高效的部位是人体的上臂。

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新型热电式发电装置诞生

在不久的将来你将会发现,拼命的工作、剧烈的运动所带来的并不仅仅是你的Fitbit手环上所显示的心跳频率的加快,而且这个过程还能带来足够的电能为你的设备进行充电。

目前,研究人员正在加紧时间开发设计一款新的设备,这个设备可以收集人体所散发出来的热量,将这些热量转换成为电能,而这些电能就可以为我们的可穿戴设备以及智能手机等等进行充电。

该装置设计成为了一个符合人体构造规律的 “小方块” ,并且把导电层涂抹在上面,通过位于这个装置中央的热电式发电机就可以将人体的热能进行有效的收集,并且将收集到的热量转换成为我们所需要的电能。

而这一切设计的源泉都来自于北卡罗来纳州立大学,他们所设计的装置能够更加高效的收集热能,之前的一些轻量级的热收集装置通常只能够产生1微瓦/平方厘米或者更少的电能,而北卡罗来纳州立大学所研制的设备却能够产生20微瓦/平方厘米,足足是原热收集装置的20倍。

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新型热电式发电装置工作原理

北卡罗来纳州立大学电气与计算机工程方面的副教授Daryoosh Vashaee 在一篇热电式发电机相关的论文中表示“可穿戴式热电发电机(TEGs)的发电原理主要是利用空气与人体的温度差异来产生电能。”

文章中还表示:“以前的热电式发电机通常都会采用一个散热片来作为其核心元件,而这个原件异常的沉重,而且僵硬、笨拙。不仅如此,这种热电式发电机(TEG)只能产生1微瓦/平方厘米或者更少的电能。而我们团队所研制的装置,可以将电能产量提高到20微瓦/平方厘米,与此同时,该装置将不会使用散热片,这也使得装置本身更加轻便、使用起来的感觉更加舒适。”

整个电热式发电装置的工作过程首先是从一个导热层开始的,这个导热层与皮肤紧紧贴在一起,因此,可以更加高效的进行热量的收集以及传导。

此外,在装置的顶部还会有一个聚合物层,这个聚合物层的作用就是减少人体的热量的损失以及传导到装置内部的热量的损失。

而位于整个热电式发电机组件中心的热电发电机(TEG),虽然只有1平方厘米的面积,但是却可以从人体的皮肤上吸收大量的能量,并且能够将能量进行传递,最后转换成为电能,供我们使用。

如果说,热能通过热电式发电机(TEG)传导到导热材料层的外层,那么,这部分热能将不会被转换成为电能,因为,这部分能量会在人体的体外迅速的消散损失掉。

新型热电式发电装置的优势

这个热电式发电装置的研发制作团队表示:“我们所研发的这套热电式发电装置的厚度只有两毫米,所以说它是一个非常轻便、简洁的装置。”

为北卡罗来纳州美国国家科学基金会的纳米技术工程研究中心的先进的自供电系统的集成传感器技术(ASSIST)项目工作的Vashaee表示:“这个电热发电装置的电热发电机(TEG)的大小只有1平方厘米,结构设计异常轻便、简洁,但是,如果目前的电量难以满足设备的用电需求的话,我们可以轻松的扩大电热发电机(TEG)的大小,来增加发电量,供人们使用。”

最佳的集热部位的选择

在创建这种新型电热发电装置的同时,研究人员还发现,人体最高效的热量收集部位就是人体的上臂。

虽然手腕关节附近的温度一般较其他部位的温度要高,但是考虑到手腕关节的特殊的结构,使得热电式发电机(TEG)并不能与人体皮肤很好的接触,所以热传导效率大大降低,得不偿失,所以手腕并不是最佳的集热部位。

研究人员还对胸部集热效果进行了测试,但是,测试结果显示,胸部也不是最佳的集热地点,因为我们通常会在上半身穿上衣服,如果这个装置安装在胸部的话,衣服会影响空气的流动,影响集热发电的效果。

因此,研究人员还曾经尝试,将这个电热发电装置嵌入衣服里面,但是测试结果显示,其效果并不理想,因为其发电效果只能达到6微瓦/平方厘米,即便是人在剧烈运动的情况下,也仅仅只可以达到16微瓦/平方厘米的发电效果。

Vashaee表示:“虽然,实验证明,将电热发电装置嵌入衣服里面是可行的,但是,将装置固定在人体的上臂上似乎是一种高更加高效和便捷的方式。”

热电式发电手环未来可期

Vashaee还声称:“自供电系统的集成传感器技术(ASSIST)项目的初衷就是希望这些可穿戴设备的技术能够长期监测人体的健康状况,比如,跟踪心脏的健康状况、监测物理环境的变化来预测和防止哮喘病的发作等等。想要达到这样的效果,我们需要制造出不需要经常更换电池或者需要经常插电进行充电的设备,而我们目前所设计的这个装置就可以作为以后市场化产品的原型,相信有了这个原型,未来我们一定会把我们的这个想法变成现实。“

(编译/寅木)

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