Представьте себе, что вы проверяете свое здоровье с помощью носимого устройства, которое никогда не требует зарядки, поскольку ваше собственное тело обеспечивает его работу. Эта идея стала еще на шаг ближе к реальности после того, как японские исследователи представили гибкое устройство, генерирующее электричество из человеческого пота. Хотя в ближайшее время он не будет заряжать ваш смартфон, эта инновация может проложить путь к автономным мониторам здоровья, которые работают на собственных химических веществах организма.
Устройство, разработанное исследователями из Токийского научного университета, представляет собой тонкий гибкий биотопливный элемент, который преобразует лактат — естественное соединение, встречающееся в поту, — в электричество. Технология предназначена для маломощной носимой электроники, такой как патчи для мониторинга здоровья и фитнес-датчики, а не для потребительских гаджетов с высоким энергопотреблением.
Как это работает?
Носимое устройство использует ферменты, которые реагируют с лактатом, присутствующим в поту. Эта химическая реакция высвобождает электроны, создавая небольшой электрический ток, который может питать крошечные электронные компоненты.
В отличие от обычных батарей, устройство генерирует энергию только при наличии пота, что делает его особенно подходящим для носимых датчиков, используемых во время тренировок или постоянного мониторинга здоровья.
Что отличает это?
Ранее ученые уже демонстрировали биотопливные элементы, работающие на поте, но данное исследование направлено на то, чтобы сделать эту технологию практичной в производстве.
Команда разработала ферментные чернила на водной основе, которые можно наносить методом трафаретной печати на гибкие материалы. Этот подход упрощает производство и может сделать носимые биотопливные элементы дешевле, легче и проще в масштабировании для коммерческого использования.
Пластырь также сгибается и перемещается вместе с кожей, что делает его более удобным для повседневного ношения.
Сколько энергии он может генерировать?
Биотопливный элемент производит пиковую плотность мощности около 165 микроватт на квадратный сантиметр, работая при напряжении примерно 0,63 вольта.
Такого уровня мощности достаточно для низкоэнергетической электроники, такой как биосенсоры, патчи для мониторинга пота и беспроводная передача данных на короткие расстояния. Его мощности недостаточно для работы смартфонов, ноутбуков и других энергоемких устройств.
Возможные применения
Исследователи полагают, что эта технология может использоваться в ряде носимых устройств для здравоохранения и фитнеса, в том числе:
- Исправления для непрерывного мониторинга работоспособности
- Датчики лактата для спортсменов
- Устройства для мониторинга гидратации и обмена веществ
- Носимые биосенсоры без батареек
Поскольку устройство потребляет энергию из того же пота, которое оно анализирует, носимые устройства будущего потенциально смогут работать без частой замены батарей или подзарядки.
Когда он может стать доступен?
Технология все еще находится на стадии исследования и еще не коммерчески доступна.
Исследователям еще предстоит улучшить долгосрочную долговечность, стабильность ферментов и реальную производительность, прежде чем биотопливные элементы можно будет интегрировать в потребительские товары. Ожидается, что практическое применение появится позже в этом десятилетии, если разработка продолжится успешно.
Значение исследования заключается не столько в выработке электроэнергии из пота (что ученые уже продемонстрировали), сколько в упрощении производства этой технологии. В случае успеха это может ускорить разработку носимых устройств с автономным питанием, которые непрерывно контролируют здоровье, не полагаясь на традиционные батареи.
