Dušan Valent

Americkým a&nbsp;kórejským inžinierom sa podaril prelomový pokrok. Ich nový prístroj dosiahol 40-násobné zlepšenie v&nbsp;schopnosti získavať elektrickú energiu len pomocou svojho používateľa. Otvára dvere k&nbsp;nositeľnej elektronike, ktorá sa zaobíde bez vonkajšieho napájania a&nbsp;taktiež bez akejkoľvek batérie.

Nositeľné elektronické zariadenia prichádzajú z&nbsp;roka na rok s&nbsp;vyššou výpočtovou kapacitou, ako aj so širšími a&nbsp;s&nbsp;citlivejšími monitorovacími schopnosťami. Tieto pokroky však neprichádzajú zadarmo. Platia za ne väčším hladom po elektrickej energii. 

Obzvlášť problematické sú tieto nároky pri medicínskych zariadeniach určených na dlhodobé alebo kontinuálne monitorovanie, či už merajú hladinu krvného cukru, činnosť srdca, alebo znižujú chvenie alebo trasenie pacienta.

Inžinieri navrhli viacero východísk. Jedno predstavujú väčšie batérie, ďalším je častejšie nabíjanie. Obe riešenia sú však problematické a&nbsp;nepraktické, a&nbsp;to predovšetkým v&nbsp;prípade zariadení určených na sústavné monitorovanie. Výskumníci, ktorí kladú dôraz na praktickú využiteľnosť nositeľných zariadení, navrhli odlišný prístup. Rozhodli sa batérie podporiť elektrinou nepriamo generovanou samotným nositeľom. Do zariadení vložili miniatúrne generátory elektriny. Dosiahli to bez toho, aby zväčšili rozmery alebo znížili ohybnosť, mäkkosť a&nbsp;pohodlnosť nosenia týchto mechanizmov. Jeden prístup sa zameral na mechanickú energiu z&nbsp;pohybu tela, ktorú generátor konvertuje na elektrinu. Iný prístup si za zdroj elektrickej energie zvolil telesné teplo. Práve druhý menovaný sa ukázal ako obzvlášť praktický pre ľudí so sedavým zamestnaním, so sedavým spôsobom života alebo s&nbsp;obmedzenými schopnosťami pohybu.

Tím amerických a&nbsp;kórejských výskumníkov, ktorých viedli vedci z&nbsp;Univerzity Carnegieho a&nbsp;Mellonovcov v&nbsp;Pittsburghu, vyvinuli prvé nositeľné zariadenie, ktoré telesné teplo konvertuje na elektrickú energiu tak účinne, že nepotrebuje žiadnu batériu. Ako píšu vo vedeckom časopise Advanced Functional Materials, prístroj označený TEGsense predstavuje pulzový oxymeter, čiže neinvazívny senzor merajúci pulzovú frekvenciu a&nbsp;hladinu kyslíka v&nbsp;krvi. Elektrinou ho zásobuje ohybný a&nbsp;naťahovateľný termoelektrický generátor z&nbsp;kvapalných kovov, polovodičov a&nbsp;gumy z&nbsp;3D tlačiarne. „Podaril sa nám zásadný krok k&nbsp;nositeľnej elektronike, ktorá nepotrebuje žiadne batérie,“ hovorí hlavný autor výskumnej práce Mason Zadan.

V&nbsp;porovnaní so staršími ná­vrh­mi nový dizajn zvýšil energetickú hustotu – čiže energetickú kapacitu v&nbsp;pomere k&nbsp;hmotnosti – približne 40-násobne. „Zlepšenie o&nbsp;štyritisíc percent sme dosiahli vďaka epoxidovému kompozitu z&nbsp;kvapalných kovov, ktoré zvyšujú tepelnú vodivosť medzi termoelektrickým komponentom a&nbsp;miestom dotyku zariadenia s&nbsp;telom človeka,“ hovorí spoluautor výskumu Carmel Majidi. Výskumníci otestovali nové zariadenie pomocou dobrovoľníkov, ktorí ho nosili na hrudi alebo na zápästí, a&nbsp;to počas pohybu aj v&nbsp;pokoji. „Pozorovali sme, že prístroj vykazoval vyšší elektrický výkon vtedy, keď bol nosený na zápästí a&nbsp;keď bol nositeľ v&nbsp;pohybe,“ hovorí Mason Zadan. „Keď sa dobrovoľník hýbal, jednu stranu zariadenia chladil nárast v&nbsp;prúdení vzduchu, zatiaľ čo opačná strana sa viac zahriala vďaka nárastu telesnej teploty. Ideálny teplotný rozdiel (na generovanie elektrického prúdu) vznikal počas chôdze alebo behania.“ Člen výskumného tímu Dinesh Patel dodáva, že úspešné testovanie prototypu vedcov podnietilo pracovať na ďalšom zlepšení jeho elektrického výkonu a&nbsp;predovšetkým na spôsoboch, ako uľahčiť potenciálnu sériovú výrobu. „Chceme, aby sme sa po potvrdení účinnosti svojho konceptu čo najskôr posunuli k&nbsp;zariadeniu, ktoré ľudia budú môcť používať v&nbsp;bežnom živote,“ uzatvára Patel.

Zbohom, batérie: Nositeľnú elektroniku bude napájať naše telesné teplo

Výber pre vás

Zbohom, batérie: Nositeľnú elektroniku bude napájať naše telesné teplo

Súvisiace články

Sopečná pohroma, ktorá pochovala Pompeje, časť obyvateľov ušetrila. Ako dopadli tí, čo prežili?

Sú huliči neúspešní a neproduktívni leňosi? Ukazuje sa, že je to ničím nepodložený stereotyp!

Predĺži sa deň: Pohyby v zemskom jadre nám prinesú kuriózne zmeny

Záhada veľká ako Slovensko: Obrovská diera nedala vedcom spávať pol storočia

Záhada pyramíd vyriešená: Hádajte, čo starým Egypťanom pri ich stavbe pomáhalo

Vedeli ste, že existuje aj morský Stonehenge? Je ešte záhadnejší a vznikol z bizarného dôvodu

Výber pre vás