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皮肤上的能量源

2016-06-30

      以智能手表为代表的智能可穿戴设备算是以一种半红不火的方式进入了我们的生活,尽管在目前来看,“做手机的”同时还要“会做手表”已经成为了一种新常态,但即便是iWatch所掀起波澜也不足当年iPhone的万分之一。可穿戴设备还没有成为一个真正成熟的产品,其终究原因还是一个体验问题——佩戴的舒适性、电池的续航能力、当然还有个最重要的问题,到底酷不酷。而目前中韩美三方合作的一支研究团队,最近研发的一款新型体表电子设备,极有可能彻底重新定义什么叫做可穿戴设备。
     目前所谓的体表电子设备——也被称为“电子纹身”——基本还处于实验阶段,其构想就是将我们所熟知的电子装置——由芯片、天线、内存等元件组成——直接附着在人体表面,完成诸如监测体表温度、显示用户身份等功能。对体表温度的监控,能够让医生、测谎师等的工作更加简单;而身份验证功能让身份证、信用卡,甚至车钥匙一去不复返,只要挥一挥衣袖,就可以带走你想要带走的东西,比之于二维码,更加安全和便捷。
 
      这项技术的前景是十分诱人的,很可能将会重新定义未来的可穿戴电子设备,随着技术的进一步发展,将整台电脑搬到人的皮肤表面或许也都不是梦想。既然这一切看起来都很美,那为何研究还只停留在实验阶段?

因为电子纹身在能量供应方面,存在很大的瓶颈:其自身无法制造或储存能量,只能通过第三方设备发射的微波供能(其原理就和在家用微波炉热菜一样),但外部的能量供给繁琐而不稳定——这显然限制了电子纹身的进化,因为复杂的功能注定需要稳定和充足的能量供给来支撑。
 
      所以,人们一直希望能在体表上直接实现能量的转化与储存,五花八门的创意随之粉墨登场——通过压电材料(能将外界施加于其上的力转化为电压)、摩擦生电、热生电等方式产生能量;相应的能量储存媒介则选择能量密度较高的电池和超级电容(supercapacitor)等。
 
但是,这些装置对于人类皮肤来说始终过于庞大和坚硬了,你能够想象仅仅为了随时监测自己的体温,在胳膊上绑一个小号哑铃的情景么?所以一个好的电子纹身的第一步,是可以自发电、佩戴轻巧舒适并且最好能够贴合人体皮肤的电源。