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身體熱量驅(qū)動(dòng)的新型智能服裝

2019-03-28 14:49:32 編輯: 來源:
導(dǎo)讀 由身體熱量驅(qū)動(dòng)的新型智能服裝研究人員開發(fā)出一種涂有聚合物的新型智能織物,可為小型可穿戴設(shè)備提供電力。開發(fā)可穿戴技術(shù)的人的設(shè)計(jì)目標(biāo)之

由身體熱量驅(qū)動(dòng)的新型智能服裝

研究人員開發(fā)出一種涂有聚合物的新型智能織物,可為小型可穿戴設(shè)備提供電力。

開發(fā)可穿戴技術(shù)的人的設(shè)計(jì)目標(biāo)之一是創(chuàng)造舒適的服裝,其中還包括人們?cè)絹碓蕉嗟赜糜诒O(jiān)控健康和健身的各種小型設(shè)備的電源。

馬薩諸塞州阿默斯特大學(xué)(UMass)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)表示,他們已經(jīng)通過一種新的織物實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo),這種織物能夠?yàn)樾⌒涂纱┐魑㈦娮赢a(chǎn)生體熱。

如何通過零件幾何形狀,表面光潔度,二次加工和其他考慮因素來優(yōu)化您的設(shè)計(jì)

雖然許多可穿戴式生物傳感器,數(shù)據(jù)發(fā)送器以及用于個(gè)性化健康監(jiān)測(cè)的類似可穿戴技術(shù)現(xiàn)已“創(chuàng)造性地小型化”,但它們?nèi)匀恍枰罅磕茉?,麻省大學(xué)阿默斯特分校的材料化學(xué)家Trisha Andrew在麻省大學(xué)新聞發(fā)布會(huì)上表示。她說,這通常意味著電池或電線連接到外部電源,這些電池或電線體積大且不舒服,并且不適合用戶友好的設(shè)計(jì)。

為了解決這個(gè)問題,Andrew和研究生Linden Allison利用羊毛和棉的自然低熱傳輸特性來制造熱電服,可以在稱為熱電堆的電子設(shè)備上保持溫度梯度。她說,這種裝置即使長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)磨損也能將熱量轉(zhuǎn)化為電能。

“從本質(zhì)上講,我們利用面料的基本絕緣性能來解決設(shè)備界長(zhǎng)期存在的問題,”安德魯說。她說,這項(xiàng)工作可以幫助設(shè)備工程師在尋求為可穿戴電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)新能源以及對(duì)創(chuàng)造智能服裝感興趣的設(shè)計(jì)師時(shí)提供幫助。

事實(shí)上,雖然研究人員開發(fā)出可以為可穿戴設(shè)備收集電力的織物,但尚未證實(shí)的是它們的電氣,機(jī)械和熱穩(wěn)定性隨著時(shí)間的推移,安德魯說。

來自身體熱量的力量

UMass團(tuán)隊(duì)的工作基于這樣的理論:體熱可以通過利用體溫和環(huán)境冷卻空氣之間的差異來產(chǎn)生能量,從而產(chǎn)生“熱電”效應(yīng)。以這種方式,具有高導(dǎo)電率和低導(dǎo)熱率的材料可以將電荷從溫暖區(qū)域移向較冷區(qū)域。

安德魯承認(rèn),研究已經(jīng)證明,一些材料可以在8小時(shí)的工作日內(nèi)從人體獲取少量的能量。然而,迄今為止在這些實(shí)施例中使用的材料要么非常昂貴,要么有毒,要么效率低。

“我們開發(fā)的是一種廉價(jià)蒸汽印刷生物相容,柔韌,輕質(zhì)聚合物薄膜的方法,這種聚合物薄膜由日常豐富的材料制成,具有足夠高的熱電性能,足以為小型設(shè)備供電的棉花織物, “她解釋道。

具體而言,研究人員通過將導(dǎo)電聚合物PEDOT-Cl蒸汽印刷到兩種形式的商業(yè)棉織物上來制造他們的全織物熱電堆 - 一種是緊密編織和一種是中編織。然后,他們將這種熱電堆集成到一個(gè)專門設(shè)計(jì)的可穿戴帶中,當(dāng)佩戴在人的手上時(shí),該帶可產(chǎn)生大于20毫伏的熱電壓,并可用作電源。

該團(tuán)隊(duì)在“高級(jí)材料技術(shù)”雜志的一篇論文中描述了他們的工作。研究人員通過在溫水中洗滌并通過掃描電子顯微鏡評(píng)估性能來測(cè)試聚合物涂層織物的耐久性。研究人員在他們的論文中寫道,測(cè)試顯示,涂層“在洗滌或磨損后沒有裂縫,分層或機(jī)械沖洗,證實(shí)了氣相印刷PEDOT-Cl的機(jī)械堅(jiān)固性”。

該團(tuán)隊(duì)還詳細(xì)介紹了他們?nèi)绾问褂枚ㄖ铺结槣y(cè)量涂層的表面電導(dǎo)率,發(fā)現(xiàn)松散編織棉的導(dǎo)電性高于更緊密的編織材料。研究人員寫道,這兩種織物的導(dǎo)電性“在摩擦和洗滌后基本保持不變”。

Elizabeth Montalbano是一位自由撰稿人,撰寫了20年的技術(shù)和文化。她曾在鳳凰城,舊金山和紐約市作為專業(yè)記者生活和工作。在空閑時(shí)間,她喜歡沖浪,旅游,音樂,瑜伽和烹飪。她目前居住在葡萄牙西南海岸的一個(gè)村莊。


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