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轻装上阵!中科院携手清华团队研发背包:靠行走发电,还能减负20%

Evelyn Zhang

远足或野外救援时,往往需要负重长距离行走,容易造成疲劳累积。在日常生活中,为了延长安全和通信需求,还需要节省劳力和生物机械能采集。

最近,一种基于摩擦电纳米发电机(triboelectric nanogenerator,TENG)的负重悬挂背包作为最新研究成果登上了《ACS NANO》,用于收集人体运动中浪费的能量,并一下子因其新颖和实用性吸引了众多关注。

中科院携手清华团队研发自生电减负背包

(图源:ACS NANO)

这种背包是由中国科学院北京纳米能源与系统研究所所长王中林院士与清华大学机械工程系程嘉副研究员领导的科研团队研发的。团队人员在他们的研究中发现,当步行速度越快,负载冲击力越小,背包的减重、减震效果越好。

这种神奇背包是如何运作的呢?研究人员解释称,双肩包内装有两个弹性体,以解耦负载和人体的同步运动,从而导致很少或没有额外的加速力。

通过这样的设计,通过理论分析和现场实验,该背包可以分别实现穿戴者所受载荷的垂直振荡减少28.75%和载荷的垂直振荡减少21.08%。同时,对正常行走条件下的机电能量转换效率进行了建模和计算,其值为14.02%。

这种背包具有省力、减震和可发电的优点,有望成为小型可穿戴和便携电子产品、GPS系统和其他自供电的医疗传感器的电源。

实验中,研究人员将210个LED灯连接到背包,发现能够成功持续点亮,且测得其能量转换效率为14.02%,瞬时功率密度为58.82W/㎡。

新兴的纳米发电机技术(nanogenerator technology),被广泛认为是能源收集和传感领域的一场革命,包括摩擦电纳米发电机技术在内,这一领域就已获得约195项专利。

上述研究成果以“Power Backpack for Energy Harvesting and Reduced Load Impact” 为题,于2月3日发表在《ACS NANO》上。

译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aenm.201802906


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