面料收获太阳能运动能源为可穿戴设备

研究人员一直在开发各种方法来为可穿戴技术和服装提供动力，而无需使用笨重的电池，这些电池使这些设备和材料的用户友好性降低。在一种新方法中，佐治亚理工学院的研究人员开发出可以同时从阳光和运动中获取能量的织物，为可穿戴技术和服装提供潜在的持续动力源。

事实上，这项研究的目的是开发“一种可穿戴，灵活的不间断电源，可以更好地与我们的衣服融为一体，可以日夜工作”，佐治亚理工学院材料科学学院的董事王忠林设计新闻，工程和创建面料的团队负责人。

“与人类相关的能量主要是太阳能和机械能，”王说。“在这里，微电缆结构的纺织品同时从周围的阳光和便携式电子设备的自然人体生物力学运动中获取能量，这可以持续地驱动电子表并在手机佩戴时直接给手机充电。”

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该材料的其他好处是它具有高度透气性，柔韧性，并且可以适应人体表面曲线和生物力学运动。

佐治亚理工学院的研究人员开发出一种可以从太阳和运动中获取能量的织物。

为了制作这种面料，该团队使用了常用的材料和方法，这些材料和方法可以很容易地复制和缩放，以便在服装甚至窗帘或帐篷中得到更广泛的应用，Wang说。

“整个纺织品采用轻质，廉价，柔韧的聚合物纤维，通过低温湿法工艺和大量低成本材料组装而成，”他说。“纺织品的主干由常用的聚合物材料制成。也可以基于其他柔性材料制造类似的装置。此外，电极的制造工艺是低温湿法工艺，节能并且与可能的大规模制造兼容。

研究人员使用商用纺织机器将由轻质聚合物纤维构成的太阳能电池与基于纤维的摩擦电纳米发电机组合在一起。这些类型的纳米发电机使用摩擦电效应和静电感应的组合，以通过诸如旋转，滑动或振动的机械运动产生电力。王说，这种运动可能包括材料在分离之前一起摩擦。

“最简单的形式是，摩擦发电机使用两种不同材料，一种是电子供体，另一种是电子受体，”他解释说。“当材料接触时，电子从一种材料流到另一种材料。如果薄片然后被分离，则一张薄片保持由它们之间的间隙隔开的电荷。如果电负载连接到放置在其间的两个电极。两个表面的外边缘，流过的小电流将使电荷均衡。通过不断重复该过程，可以产生交流电。

该面料厚320微米，也可与其他功能性纤维或电子设备轻松集成，“形成灵活的自供电系统，”他说

“通过穿梭飞行工艺在商用针织机上主要采用轻质聚合物纤维制造，太阳能电池被制成微电缆，这可以是制造基于光纤的摩擦电纳米发电机的组件，”王说。“具有任意尺寸和各种针织图案的彩色和柔性纺织模块被证明是便携式和柔性电子设备的可穿戴电源。

Wang说，该团队已经进行了早期测试，结果显示织物可以经受反复和严格的使用，但接下来的步骤包括长期耐久性测试。研究人员还计划进一步优化织物用于工业用途，包括开发适当的封装以保护电子元件免受雨水和湿气的影响，他说。