Laite on niin joustava, että sitä voi käyttää sormuksena, rannekoruna tai muuna ihoa koskettavana lisävarusteena. Se hyödyntää myös ihmisen luonnollista lämpöä - lämpösähköisten generaattoreiden avulla kehon sisäinen lämpötila muunnetaan sähköksi.

"Tulevaisuudessa haluamme, että puettava elektroniikka saa virtaa ilman akkua", sanoo Jianliang Xiao, uuden artikkelin vanhempi kirjoittaja ja apulaisprofessori Paul M. Radyn konetekniikan laitoksella Coloradon yliopistossa.

Konsepti saattaa kuulostaa joltain elokuvasarjan Matriisi Xiao ja hänen kollegansa eivät ole yhtä kunnianhimoisia: heidän laitteensa voivat tuottaa noin 1 voltin verran energiaa jokaista neliösenttimetriä kohti - vähemmän jännitettä pinta-alaa kohti kuin useimmat nykyiset akut tarjoavat, mutta se riittää silti elektronisten laitteiden, kuten kellojen tai kellojen, käyttämiseen.kuntoilunseurantalaitteet.

Tutkijat ovat jo kokeilleet samankaltaisia lämpösähköisiä laitteita, mutta Xiaon laite on joustava, se voi parantua itsestään, kun se vaurioituu, ja se on täysin kierrätettävissä, mikä tekee siitä puhtaamman vaihtoehdon perinteiselle elektroniikalle.

"Aina kun käytät akkua, akku tyhjenee ja lopulta se on vaihdettava", Xiao sanoi. "Lämpösähkölaitteessamme on se hyvä puoli, että sitä voi käyttää, ja se tuottaa jatkuvasti virtaa."

Huipputekniikka

Hanke ei ole Xiaon ensimmäinen yritys yhdistää ihminen ja robotti. Hän ja hänen kollegansa ovat jo kokeilleet "elektronisen ihon" suunnittelua, eli puettavien laitteiden suunnittelua, jotka näyttävät ja käyttäytyvät hyvin samankaltaisesti kuin oikea ihmisen iho. Tämä androidin iho on kuitenkin kytkettävä ulkoiseen virtalähteeseen toimiakseen.

Toistaiseksi ryhmän uusin innovaatio alkaa polyimiiniksi kutsutusta elastisesta materiaalista valmistetusta alustasta. tutkijat asettavat sitten tälle alustalle sarjan ohuita lämpösähköisiä siruja ja yhdistävät ne kaikki nestemäisillä metallilangoilla. lopputuote näyttää muovisen rannekorun ja pienoistietokoneen emolevyn tai ehkä modernin timanttisormuksen risteytykseltä.

"Suunnitelmamme tekee koko järjestelmästä venyvän ilman, että lämpösähköiseen materiaaliin, joka voi olla hyvin haurasta, kohdistuu liikaa rasitusta", Xiao sanoi.

Kuvittele, että olet lenkillä. Kun liikut, kehosi lämpenee, ja tämä lämpö säteilee ympäröivään kylmään ilmaan. Xiaon laite vangitsee tämän energiavirran sen sijaan, että se tuhlaisi sitä.

"Lämpösähkögeneraattorit ovat läheisessä kosketuksessa ihmiskehoon ja voivat käyttää lämpöä, joka normaalisti haihtuisi ympäristöön", hän sanoi.

Legopalikat

Hän lisäsi, että tehoa voi helposti lisätä lisäämällä lisää generaattorilohkoja. Tässä mielessä hän vertaa suunnittelemaansa mallia suosittuun lastenleluun.

"Voin yhdistellä näitä pienempiä yksiköitä suuremmaksi kokonaisuudeksi", hän sanoi. "Se on kuin laittaisi kasan pieniä Lego-paloja yhteen isoksi rakennelmaksi. Se tarjoaa paljon räätälöintimahdollisuuksia."

Xiao ja hänen kollegansa laskivat, että esimerkiksi reippaasti kävelevä henkilö voisi käyttää tyypillisen urheilurannekkeen kokoista laitetta noin 5 voltin sähköenergian tuottamiseen, mikä on enemmän kuin monien kellojen paristot.

Kuten Xiaon elektroninen iho, uudet laitteet ovat yhtä kestäviä kuin biologinen kudos. Jos laite esimerkiksi repeää, voit laittaa rikkinäiset päät yhteen ja ne sulkeutuvat itsestään muutamassa minuutissa. Kun olet käyttänyt laitetta, voit laittaa sen erityiseen liuokseen, joka irrottaa elektroniset komponentit toisistaan ja liuottaa polyimiinipohjan.näistä ainesosista voidaan käyttää uudelleen.

"Yritämme tehdä laitteistamme mahdollisimman halpoja ja luotettavia ja samalla mahdollisimman vähän ympäristöä kuormittavia", Xiao sanoi.

Vaikka suunnittelussa on vielä puutteita, hän uskoo, että hänen ryhmänsä laitteet voivat olla markkinoilla 5-10 vuoden kuluttua. Älkää vain kertoko roboteille, ettemme halua niiden saavan ideoita.

Tiedejulkaisu julkaistiin Science Advances -lehdessä, ja tiedot ovat peräisin Coloradon yliopistosta.