新型摩擦生電傳感器可延緩膝關節磨損
2019-02-01 來源：New Atlas
關鍵詞：摩擦生電
經常蹦蹦跳跳的年輕人，或許難以體會到膝關節損傷帶來的不便。如果運動方式不當，很可能導致關節的過早磨損。不過一種實驗性的新植入物，有望減輕需要手術置換的麻煩。
由紐約賓厄姆頓大學助理教授 Shahrzad“Sherry”Towfighian 帶領，石溪大學和西安大略大學的科學家們合作開發的這種可植入式人工膝蓋，配備了多個壓力傳感器，它能夠追蹤不同活動對關節施加的壓力。如果不聽醫生的話、及時停止或改正錯誤的行為，可能造成膝關節的永久損傷 —— 但該裝置可以在潛在的傷害發生前，通過無線的形式發送警告。
當患者行走時，兩個摩擦面會碰到一起發電（圖自：Binghamton University）
這樣的設想，早已不是什么新鮮事，但它也不是沒有缺點。盡管其它有助于推遲更換人工膝蓋的手術，但若裝置需要頻繁更換電池，一切都將變得相當不實用。
為克服這個短板，研究人員為植入物設計了摩擦電能收集系統（而不是電池）。其采用集成的超級電容器，來儲存膝關節兩個表面之間摩擦產生的能量。
在使用步態模擬器進行的測試中，可知普通人的膝蓋，可在日常行走時產生 6 微瓦的功率。
好消息是，這已經足夠壓力傳感器使用（其只需 4.6 微瓦）。最終，研究人員希望，這種‘智能’植入物不僅可以延緩手術時間，亦可用于開發更持久耐用的人工膝關節。
有關這項研究的詳情，已經發表在近日出版的《智能材料與結構》（Smart Materials and Structures）期刊上。
論文鏈接：https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-665X/aaf3f1/meta
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（責任編輯：xu）
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