誰(shuí)能拒絕科幻片中的高科技智能穿戴呢？

輕點(diǎn)一下面前就會(huì)出現(xiàn)虛擬屏幕的智能眼鏡、直接在皮膚上顯示的智能手表、手勢(shì)可操控的3D呈像裝置……但真想把這些東西落實(shí)到生活里，恐怕還得解決一個(gè)進(jìn)階問(wèn)題：電力供應(yīng)。

可直接在皮膚上顯示的“手表”

沒(méi)有電力供應(yīng)，再好的設(shè)備，也得堆在角落里吃灰。

而為了讓這些設(shè)備“永不斷電”，科學(xué)家們居然開(kāi)始用人體當(dāng)電池了！

智能穿戴想進(jìn)階，必須解決充電方式？

智能穿戴看似火熱，但落實(shí)到實(shí)際應(yīng)用上，能引起大多數(shù)人共鳴的，恐怕只剩下：智能手表和智能手環(huán)。

其實(shí)，智能穿戴覆蓋的領(lǐng)域非常多。僅按照穿戴部位分類(lèi)，就可以分為頭頸、上肢、軀干、下肢4大類(lèi)——

頭頸類(lèi)智能穿戴的典型代表，一般被認(rèn)為是VR眼鏡或AR眼鏡，其中也包括可以像耳釘一樣佩戴在耳朵上的智能助聽(tīng)器等；上肢類(lèi)智能穿戴，則是大多數(shù)人熟悉的智能手表和智能手環(huán)。

微軟公司Hololens全息眼鏡

至于軀干類(lèi)和下肢類(lèi)的智能穿戴設(shè)備，普通人接觸得比較少。但從事特殊作業(yè)的人可能會(huì)用到的智能機(jī)械外骨骼、配備小型傳感器和智能芯片的衣物，以及一些病人需要使用的下肢外骨骼和智能鞋墊等，都屬于這兩大類(lèi)。

機(jī)械外骨骼

看到這里，有人會(huì)問(wèn)：既然智能穿戴的品類(lèi)已經(jīng)這么豐富了，那下一步該怎么進(jìn)階呢？

這一點(diǎn)，看看近年來(lái)科學(xué)家們的研究方向就知道了——充電方式的改變。

人們對(duì)智能穿戴設(shè)備的最核心的要求，無(wú)非就是：簡(jiǎn)單、便捷。而對(duì)于任何一個(gè)動(dòng)作都需要電力支撐完成的智能穿戴設(shè)備，更長(zhǎng)的續(xù)航、更快的充電速度，就是簡(jiǎn)單、便捷最直接的體現(xiàn)。甚至，如果這些設(shè)備可以“永不斷電”，就更好了！

人體，居然要變成智能穿戴的供電器？

讓智能穿戴“永不斷電”——這個(gè)想法，確實(shí)對(duì)一些需要長(zhǎng)期在線(xiàn)的設(shè)備很友好，比如，需要隨時(shí)監(jiān)控病人各項(xiàng)數(shù)據(jù)的健康手環(huán)。

科學(xué)家們起初的研究也比較常規(guī)，比方說(shuō)，在傳統(tǒng)充電模式的情況下增加無(wú)線(xiàn)充電、太陽(yáng)能充電等方式。但2021年前后，利用人體為智能穿戴設(shè)備“供電”，居然成了一個(gè)新趨勢(shì)——

新加坡國(guó)立大學(xué)實(shí)驗(yàn)圖片

2021年7月，新加坡國(guó)里大學(xué)成功演示了一項(xiàng)把人體當(dāng)作媒介，為可穿戴設(shè)備充電的技術(shù)——他們?cè)谘芯咳藛T的左、右手腕處各貼上一個(gè)含有特殊芯片的發(fā)射器和接收器。按下發(fā)射器的開(kāi)關(guān)，電源的電量就可以通過(guò)一個(gè)體耦合電力傳輸過(guò)程，為人身上佩戴的多個(gè)智能穿戴設(shè)備無(wú)線(xiàn)供電。

體耦合電力傳輸示意圖

2021年12月，美國(guó)馬薩諸塞大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)，發(fā)明出了一種利用人的體溫“發(fā)電”的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)主要依賴(lài)于一種特殊涂層。這種涂層對(duì)人體無(wú)毒無(wú)害，但用它制成的可穿戴設(shè)備，只需要放入普通棉織物做成的底座上，就能很好地吸收人體的體溫，為設(shè)備供電。

馬薩諸塞大學(xué)實(shí)驗(yàn)圖片

今年8月，美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員也做出了類(lèi)似的成果。他們利用一種新型材料做出了一種柔性可穿戴熱電設(shè)備。這種材料既可以反復(fù)拉伸、折疊，還可以把人體的體熱轉(zhuǎn)化成電能，直接為設(shè)備供電。

美國(guó)華盛頓大學(xué)實(shí)驗(yàn)圖片

當(dāng)然，僅用人體傳導(dǎo)和體熱是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，就在前不久，馬薩諸塞大學(xué)阿默斯特分校的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)又設(shè)計(jì)了一種細(xì)菌生物膜。這一次，他們要用人體的汗液發(fā)電。

汗液也能發(fā)電了？

“汗液發(fā)電”的論文，發(fā)表在Nature Communication上。其技術(shù)關(guān)鍵，就在于一張薄薄的細(xì)菌生物膜。

微生物在自然界中無(wú)處不在，其中不乏能從有機(jī)物氧化中發(fā)電的電活性細(xì)菌。研究人員這次選用的，是一種經(jīng)過(guò)基因改造后的硫還原地桿菌。這是目前人類(lèi)已知的、產(chǎn)電能力和成膜能力最強(qiáng)的電活性微生物之一。

這種細(xì)菌生物膜之所以能利用汗液發(fā)電，依據(jù)的是“水伏效應(yīng)”——水流受固體生物膜和液態(tài)水之間的蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)，傳輸電荷以產(chǎn)生電流。測(cè)試中，當(dāng)貼在出汗的皮膚上時(shí)，這種細(xì)菌生物膜能產(chǎn)生18小時(shí)的電力，即便出汗不多或不出汗，也能產(chǎn)生大量的電力輸出。也就是說(shuō)，人體皮膚表面持續(xù)分泌保持在低水平水分狀態(tài)下，也足以讓這個(gè)細(xì)菌生物膜“發(fā)電”。

這個(gè)結(jié)果讓科研人員很受鼓舞，他們準(zhǔn)備進(jìn)一步增加生物膜尺寸，為更復(fù)雜的智能穿戴設(shè)備提供能量。

有新的研究進(jìn)展是好事……但如果有朝一日，真要人類(lèi)自己當(dāng)“電池”，有多少人愿意？

這就是另一碼事了。

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