智能材料的下巴托能从咀嚼中获得能量

晓说

加拿大的研究人员研发出了一种可以吸收下巴运动能量的下巴托。 研究人员希望这种装置可以在下巴运动的情况下（例如吃饭，咀嚼或是说话），产生电能，并能给一些植入型或是可穿戴型的小型设备充电，如助听器、电子听力保护器和通讯装置。 9月17日，由 IPO出版的《智能材料与结构》已经发表了关于该装置性能的第一批测试结果。 下巴运动，已经被证明是从人体运动中获取电能最有开发前景的。据研究人员估计，仅通过吃饭时的咀嚼就可以产生大约7 mW的电能。 为了收集这些能量，来自加拿大蒙特利尔市魁北克大学高等技术学院(éTS)耳内科技的Sonomax-éTS工业研究的研究人员，发明了一种由压电纤维复合物(PFC)制成的下巴托。 PFC是一种压电智能材料，它由许多集成电极和一个粘合剂聚合物基底组成。当这种材料被拉伸或是受到其他的作用力时，就可以产生电荷。 在他们的研究中，研究人员用单层PFC制成了一个可以吸收能量的下巴托，并用弹性带把它附着在一副耳套上。为了发挥最佳性能，这种下巴托被紧密地戴在测试者身上，所以当测试者下巴移动时就会造成下巴托的拉伸。 为了测试该装置的性能，带着下巴托的测试者持续嚼口香糖60秒；同时研究人员记录下一系列测试数据。 通过下巴运动可以获得的最高能量是18 μW，但是在下巴托装置在最好的情况下，释放的能量大约是10 μW。 该研究的合作者Aidin Delnavaz说：“考虑到通过咀嚼获得的平均能量大约是7 mW，要进一步优化该装置的性能，还有很长的路要走。” “现阶段，我们能够产生的功率，还远不能达到给电子装备充电的程度；然而，可以通过叠加更多的PFC层，使获得的能量成倍增加。例如，厚度为6 mm的20层PFC，就可以供应一个功率为200 μW的智能听力保护器。” 进行这个领域研究的另一个原因，是因为更换电池不仅十分昂贵，而且如果处理不得当，会对环境造成严重的伤害。也就是说，希望能够抑制对电池的依赖。 “这个能量吸收装置（下巴托）唯一昂贵的部分是单层的PFC，它大约要花20美元。考虑到电池的价格和寿命，我们估计一个附有此下巴托而制成的自供电耳套，会在开始使用的三年后收回成本，”Delnavaz继续说道。 “另外，这种设备可以充分减少电池对环境的影响，并能让使用者感到更加舒适。” “现在，我们正在想办法增加下巴托的压电元件数量，以来提供小型电子装置需要的能量。同时，我们在开发一个合理的电源管理电路，以便一个小型的、可充电的电源可以被整合到这个设备上。 [/tr]