Нательный генератор электричества

Собирая статику с человеческой кожи, новый гибкий генератор способен выдавать достаточный ток, чтобы запитывать мелкую электронику: например, медицинские сенсоры, светодиод или даже фитнес-трекер! То есть его можно просто прикрепить к телу — и никогда не перезаряжать аккумуляторы.

Этот очень перспективный прототип разработчики из Национального университета Сингапура представили на недавней конференции IEEE MEMS 2015. На конференции было показано именно то, как работает фитнес-трекер на таком генераторе, пишет IEEE Spectrum. В открытом доступе научная работа пока не опубликована.

Новость прошла мимо внимания многих СМИ, хотя это исключительно важный прибор. Получить достаточное количество электричества с человеческого тела — это одна из самых перспективных задач современной науки. Такая технология сильно повлияет на человеческую цивилизацию, изменив образ жизни, привычки людей и, среди прочего, снабдив их удобными медицинскими сенсорами, которые спасут миллионы жизней, и другой нательной электроникой.

Инженеры давно пытались сделать эффективные наногенераторы для тела. Например, для этого применяли пьезоматериалы типа MoS2, которые вырабатывают ток при механическом воздействии, растягивании и сжатии.

Но в 2012 году было объявлено о новом типе генераторов, использующем трибоэлектрический эффект, — электризацию тел при приближении их очень близко друг к другу. В этом случае не поверхности обоих тел собирается статическое электричество.

Кое-кто пытался сделать даже наногенератор, похожий на игрушку Слинки. Такой сенсор давления не требует питания извне. Энергия появляется просто от сжатия и растяжения во время работы.

В Национальном университете Сингапура пошли ещё дальше. Они решили использовать в качестве одного из трибоэлектрических слоёв человеческую кожу. Второй слой — это тысячи столбовидных структур нанометрового размера (для увеличения площади) с гибким слоем резины. Под резиной — тонкий слой золотой плёнки толщиной в 50 нм, он выступает электродом.

Такую плёнку можно прикрепить в любое место на коже, которое постоянно находится в движении (то есть там, где прощупывается пульс, например, на шее или запястье). Инженеры приклеили её на запястье, и при сжатии кулака генератор выдавал 7,3V. Если прикрепить на шею, то во время разговора выдаётся 7,5V.

Самый большой ток 90V/0,8мВт получался, если прикасаться к генератору пальцем. Такого тока достаточно для питания 12 коммерчески доступных сейчас на рынке светодиодов!

Естественно, токи растут, если увеличивать размер плёнки или плотность столбовидных структур внутри. Плёнка совершенно безвредна для кожи. Страшно представить, сколько электричества получится, если обернуть ею большие участки тела.