來自鼻子的電力?工程師利用人類呼吸發電

Wang

按一個鈕就能點燃你瓦斯烤肉爐的相同壓電(piezoelectric)效應,或許有朝一日能透過你鼻子內的呼吸(respiration,呼吸作用),供電給你體內的感應器。

寫在九月號的 Energy and Environmental Science 期刊中,材料科學與工程助教授 Xudong Wang(音譯:王旭東)、博士後研究 Chengliang Sun 以及畢業生 Jian Shi(音譯:石真) ,發表他們創造出一種塑膠微型帶( microbelt),在低速氣流(例如人類的呼吸)通過時會振動。

某些材料-例如 Wang 的團隊所用的聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,PVDF),在回應施加其上的機械壓力時會累積電荷。這稱為壓電效應。研究者改造 PVDF 以便自呼吸產生足夠的電能使小型電子裝置運作。

「基本上,我們是從生物系統收成機械能。一般人類呼吸的氣流低於約每秒二公尺,」Wang 說。「我們算出,如果我們使這種材料的厚度夠薄,那麼小型振動就能夠產生微瓦特的電力,那對於感應器或其他植入臉部的裝置來說也許已經夠用。」

研究者利用奈米技術中的進展以及微型化電子學,開發出許多生醫裝置,那能為糖尿病患者監測血糖,或使心跳節律器的電池維持充飽電的狀態,故不需要更換電池。只需要微乎其微的電力供應就能夠使這些微型裝置運作。來自血流、運動、熱或此例中的呼吸的廢能,提供連續不斷的電力來源。

Wang 的團隊使用一種離子蝕刻製程使材料變薄,同時保留其壓電特性。有了這些改進,他相信厚度能被控制在次微米的程度。因為 PVDF 具生物相容性,所以他認為這項技術代表「開發一種具實用價值的微米級『呼吸發電』裝置」有顯著的進展。

資料來源:PHYSORG:Electricity from the nose: Engineers make power from human respiration[October 4, 2011]

轉載自only-perception


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