纸基装置利用空气中的水分为可穿戴电子产品发电
在过去的十年中，可穿戴电子产品（尤其是具有医疗保健应用的电子产品）变得越来越受欢迎，但研究人员仍在寻找为其供电的最佳方式。传统电池是目前最受欢迎的解决方案，但它们往往过于坚硬，连续使用时寿命不长。无线电力传输技术提供了另一种解决方案，但这些系统的范围有限，而且不便携。
宾汉姆顿大学教授 Seokheun “Sean” Choi、助理教授 Anwar Elhadad、博士生 Yang “Lexi” Gao 开发出了一种新方法，可以从空气中提取水分并将水转化为电能。
宾厄姆顿团队在最近发表在《Small》杂志上的一篇论文中概述了他们的纸基可穿戴设备，该设备可通过捕获水分提供持续高效的电力输出。
Choi 表示：“可穿戴电子设备将来会使用能量收集技术，但目前这些技术在时间上非常不规则，在位置上随机，而且转换效率低下。我对这个课题感兴趣的原因在于空气中的水分无处不在，而且我发现从水分中收集能量非常容易。”
该发生器利用崔的生物电子学和微系统实验室过去 15 年获得的有关生物电池的知识，使用细菌孢子作为“功能组”，将水分子分解为正离子和负离子。
纸张的毛细管吸收了孢子，从而形成了一个梯度，即顶部的正离子比底部的多，而这种不平衡就会导致电荷的产生。
通过添加一面疏水、另一面亲水的 Janus 纸层来增强吸湿性，吸收水分子并将其保留在设备内部直到被处理为止。
这项研究延续了 Choi对纸电子学的追求——制造完全由纸制成的设备，这些设备灵活、可穿戴、可扩展且一次性使用，不会对环境造成损害。他认为湿电发电机对于低功耗传感器、药物输送或电刺激具有革命性意义。
潜在的改进和完善包括增加功率输出、开发能量存储方法以及与其他能量收集技术集成。Choi 还希望将该设备缩小到与微机电系统 (MEMS) 相同的规模。
“一个设备的尺寸对我来说太大了。我是一个 MEMS 爱好者！”他笑着说。“通过减少每个单元并在小空间内连接更多单元，我们可以显著提高功率密度。此外，因为我们使用的是纸，所以我们可以尝试许多其他想法，包括折纸技术。”
当其他研究人员正在开发长期可穿戴设备时，崔的本能却是反其道而行，专注于不会让电子垃圾填埋场变得杂乱的一次性设备。
“我不想整天戴着某样东西四个月，”他说。“我只想用一小段时间就扔掉——所以从这个角度来说，纸质的是最好的。”
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