Selbstaufladende Smartwatches und Gesundheitstracker könnten einen Schritt näher kommen, nachdem britische Ingenieure winzige mechanische Geräte entwickelt haben, die von MOVEMENT angetrieben werden
- Der größte Nachteil von Smartwatches ist die Notwendigkeit, sie jede Nacht aufzuladen
- Ingenieure der University of Edinburgh haben winzige bewegungsbetriebene Geräte entwickelt
- Diese sind doppelt so leistungsfähig wie vergleichbare bestehende Geräte, behaupten Forscher
- Sie könnten eine energieeffiziente und nachhaltige Alternative zu Batterien bieten
Smartwatches sind eines der beliebtesten tragbaren Geräte weltweit und es wird erwartet, dass bis 2025 mehr als eine Viertelmilliarde Einheiten ausgeliefert werden.
Einer ihrer größten Nachteile ist jedoch die Notwendigkeit, sie jede Nacht aufzuladen, was es für Träger schwierig macht, Funktionen wie die Schlafverfolgung zu nutzen.
Jetzt könnten sich selbst aufladende Smartwatches und Gesundheitstracker einen Schritt näher kommen, so eine neue Studie, die der Entwicklung winziger mechanischer Geräte folgt, die durch Bewegung angetrieben werden.
Ingenieure der University of Edinburgh haben eine neue Technik zur Stromerzeugung entwickelt, indem sie die durch die Bewegung des menschlichen Körpers erzeugte Energie nutzen.
Die Methode – entwickelt von einem Team aus drei Doktoranden – erzeugt sogenannte „piezoelektrische“ Materialien schneller und effizienter als bisherige Techniken.
Sie behaupten, dass die neuen Mechanismen doppelt so leistungsstark sind wie ähnliche bestehende Geräte und eine energieeffiziente und nachhaltige Alternative zu Batterien bieten könnten, die in tragbaren Technologien verwendet werden.
Smartwatches sind eines der beliebtesten tragbaren Geräte weltweit und es wird erwartet, dass bis 2025 mehr als eine Viertelmilliarde Einheiten ausgeliefert werden
Mithilfe einer Hochspannungsstromversorgung konnten die Forscher aus den Fasern 3D-schwammartige Materialien herstellen, die dann in 1 cm große Stücke geschnitten, mit Elektroden und Drähten versehen und mit Silizium umhüllt wurden.
“Angesichts des ständig wachsenden Interesses an der Entwicklung elektronischer tragbarer Geräte und Implantate bleiben die Erzeugung von Elektroschrott und die mit der Batteriekapazität verbundenen Einschränkungen einige der wichtigsten Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt”, sagte Doktorand Francisco Diaz Sanchez von der University of Edinburgh School of Engineering, die die Forschung leitete.
„Die von uns entwickelten Materialien bringen uns der nachhaltigen Entwicklung tragbarer Elektronik einen Schritt näher.“
Das Team entwickelte den neuen Ansatz, indem es die Chemie optimierte, die bei der Herstellung von ultrafeinen Fasern aus einem Material namens PVDF verwendet wird – einer vielseitigen Substanz, die Strom erzeugt, wenn Druck darauf ausgeübt wird.
Mithilfe einer Hochspannungsstromversorgung konnten die Forscher aus den Fasern 3D-schwammartige Materialien herstellen, die dann in Quadratzentimeterstücke geschnitten, mit Elektroden und Drähten versehen und mit Silizium umhüllt wurden.
Tests der Ausgangsleistung der Geräte zeigen, dass sie 40 Mikrowatt Strom pro Quadratzentimeter erzeugen können – doppelt so viel wie der stärkste Typ bestehender piezoelektrischer Generatoren.
Die Weiterentwicklung der Strukturen könnte die Lebensdauer herkömmlicher Batterien in tragbaren Technologien verlängern oder sogar ersetzen und so dazu beitragen, Elektroschrott und Energieverbrauch zu reduzieren, sagen Forscher.
Die Geräte könnten in Produkte wie bewegungsempfindliche Kleidung und T-Shirts eingewebt werden, die Atmung und Herzfrequenz überwachen. Im Bild: Mehrere Geräte, die zu einem komplexeren und leistungsfähigeren Generator verbunden sind
Die Bewegungsgeräte könnten eine energieeffiziente und nachhaltige Alternative zu Batterien bieten, die in tragbaren Technologien verwendet werden
Die Materialien könnten auch in der nächsten Generation intelligenter Textilien Anwendung finden und in Produkte wie bewegungsempfindliche Kleidung und T-Shirts eingewebt werden, die Atmung und Herzfrequenz überwachen.
Die neue Studie, die in der Zeitschrift Nano Energy veröffentlicht wurde, wurde vom mexikanischen Nationalrat für Wissenschaft und Technologie unterstützt.
Anfang dieses Jahres stellten Ingenieure des MIT und der Rhode Island School of Design ein T-Shirt vor, das Ihren Herzschlag „hören“ und Ihren Herzrhythmus in Echtzeit überwachen kann.
Es wurde aus einem „akustischen Gewebe“ hergestellt, das wie ein Mikrofon funktioniert und Schall zunächst in mechanische Schwingungen und dann in elektrische Signale umwandelt, ähnlich wie unsere Ohren hören.
Wenn der Stoff in das Futter eines Hemdes eingewebt wird, kann er die subtilen Herzschlagmerkmale eines Trägers erkennen.