加拿大魁北克大學高等技術學院和Sonomax科技技術公司的聯合研究團隊,創建了一個由“智能材料”壓電纖維復合材料(PFC)制成、可以從下頜咀嚼運動中獲取能量的下巴托,有望作為一些小規模的電源為可植入或可佩戴電子設備提供電力。該研究結果已刊登在最新一期學術期刊《智能材料與結構》上。
下頜的運動已經被證明是最有前途作為從人體運動中產生電力的候選之一。研究人員推測,在一個人吃飯咀嚼中,會產生平均約7毫瓦(mW)的功率。他們希望該設備可以從吃東西、咀嚼和說話中發電,為助聽器、耳蝸植入體、電子聽力保護器和可植入或可佩戴的電子設備提供電力。
為收獲這種能量,研究人員采用PFC智能材料制成下巴托。PFC是一種壓電智能材料,由集成電極和粘合劑聚合物基體構成。該材料能夠在它延伸經受機械應力時產生電荷。
據物理學家組織網近日報道,研究人員創建了一個由單層PFC制成的下巴帶,并使用一對彈性側帶將其連接到一對耳罩上。為了確保最大的性能,下頜帶緊貼著用戶的下巴,以便其在運動時引拉帶條伸展。
在測試該設備性能時,受試者被要求嚼口香糖持續60秒,并佩戴上頭戴式設備。結果研究人員從下頜的運動中收獲的最大功率為約18微瓦(μW),而頭戴式設備的最佳功率僅需約10微瓦。
研究人員說:“鑒于咀嚼的平均功率約7毫瓦(mW),完善這種設備的性能還有很長的路要走。目前實現的功率幾乎完全不能為電氣設備提供電力,然而,我們可以通過增加更多的PFC層到顎帶增加功率輸出,例如,采用20個PFC層,總共有6毫米的厚度,將能夠驅動一個200微瓦的智能聽力保護器。”
研究人員說:“這種能量采集裝置唯一昂貴的部分是單層的PFC,成本在20美元左右,考慮到價格、電池的短暫使用壽命和環境成本,我們估計,基于可收集能量下巴托設備的自供電聽力保護器將在三年后收回投資。”
- 中國科大龔興龍教授團隊 Small:界面工程輔助3D打印硅橡膠復合材料 - 協同優化抗沖擊性能與電磁干擾屏蔽效能 2025-05-01
- 華工郭建華、蔣興華團隊 CEJ:具有優異吸波性能和紅外/微波刺激響應形狀記憶功能的自修復型FCIP/RGO/PUU柔性復合材料 2025-04-20
- 廣西大學徐傳輝教授/黃柏助理教授 Small:疏水改性真黑色素提升分散性構建的高光熱相變橡膠復合材料 2025-04-16
- 南方醫大吳耀彬、王玲、黃文華 AFM:原位光固化彈性聚酯基Janus生物粘合劑用于動態創面閉合 2025-05-08
- 東華大學武培怡/劉凱團隊 AFM:氟化離子液體直接用作水下粘合劑 2025-03-26
- 華南理工大學宋文婧/任力團隊 AHM:一種通過調控交聯網絡形成順序用于顯著提升粘合劑長效濕粘附性能的策略 2025-03-26