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皮膚上的能量源

2016-06-30

      以智能手表為代表的智能可穿戴設備算是以一種半紅不火的方式進入了我們的生活,盡管在目前來看,“做手機的”同時還要“會做手表”已經成為了一種新常態,但即便是iWatch所掀起波瀾也不足當年iPhone的萬分之一。可穿戴設備還沒有成為一個真正成熟的產品,其終究原因還是一個體驗問題——佩戴的舒適性、電池的續航能力、當然還有個最重要的問題,到底酷不酷。而目前中韓美三方合作的一支研究團隊,最近研發的一款新型體表電子設備,極有可能徹底重新定義什么叫做可穿戴設備。
     目前所謂的體表電子設備——也被稱為“電子紋身”——基本還處于實驗階段,其構想就是將我們所熟知的電子裝置——由芯片、天線、內存等元件組成——直接附著在人體表面,完成諸如監測體表溫度、顯示用戶身份等功能。對體表溫度的監控,能夠讓醫生、測謊師等的工作更加簡單;而身份驗證功能讓身份證、信用卡,甚至車鑰匙一去不復返,只要揮一揮衣袖,就可以帶走你想要帶走的東西,比之于二維碼,更加安全和便捷。
 
      這項技術的前景是十分誘人的,很可能將會重新定義未來的可穿戴電子設備,隨著技術的進一步發展,將整臺電腦搬到人的皮膚表面或許也都不是夢想。既然這一切看起來都很美,那為何研究還只停留在實驗階段?

因為電子紋身在能量供應方面,存在很大的瓶頸:其自身無法制造或儲存能量,只能通過第三方設備發射的微波供能(其原理就和在家用微波爐熱菜一樣),但外部的能量供給繁瑣而不穩定——這顯然限制了電子紋身的進化,因為復雜的功能注定需要穩定和充足的能量供給來支撐。
 
      所以,人們一直希望能在體表上直接實現能量的轉化與儲存,五花八門的創意隨之粉墨登場——通過壓電材料(能將外界施加于其上的力轉化為電壓)、摩擦生電、熱生電等方式產生能量;相應的能量儲存媒介則選擇能量密度較高的電池和超級電容(supercapacitor)等。
 
但是,這些裝置對于人類皮膚來說始終過于龐大和堅硬了,你能夠想象僅僅為了隨時監測自己的體溫,在胳膊上綁一個小號啞鈴的情景么?所以一個好的電子紋身的第一步,是可以自發電、佩戴輕巧舒適并且最好能夠貼合人體皮膚的電源。