香港中文大学研发用膝盖动能自发电的轻量化可穿戴装备

香港中文大学研发用膝盖动能自发电的轻量化可穿戴装备

随着可穿戴电子设备的蓬勃发展，如何保证它们的电量供给成为了亟待解决的问题。本周，香港中文大学的学者们提出了一种全新的思路：用膝盖发电。他们选用一种纤维复合材料制造出了能量收集装备，可以收集膝盖等关节运动时产生的能量，并将其转化成电能。在正常行走时，这种设备可以产生大约1.6微瓦电能，足够用来驱动一些小型穿戴设备，比如健康监控仪，GPS 仪等等。值得一提的是，该设备重量轻巧，几乎不会增加正常运动的负担。

中国香港中文大学机械与自动化工程系教授廖维新及其团队利用压电纤维材料和连杆，设计出含有类似发动机曲柄结构的设备，该设备重量只有307克。它被穿戴在腿上后，可捕获人体行走时膝盖自然弯曲产生的动能，并转换为电能。

它被穿戴在腿上后，可捕获人体行走时膝盖自然弯曲产生的动能，并转换为电能。

穿戴这种设备的人以每小时4公里的速度行走时，设备输出功率为1.6微瓦特。研究人员对比了受试者穿戴与不穿戴这种设备行走时的呼吸状况，认为穿戴这种设备步行不需要额外出力。

此前一些可穿戴的能量采集设备利用人行走时带来的震动发电，效率较低。廖维新说，人的步行频率很慢，从震动中收集能量的效率较低，而此次研发的设备利用膝盖弯曲产生的动能发电，绕过了这一限制。

研究人员认为，新的人体动能采集技术有望促进可穿戴设备发展，使可穿戴健康监测仪等实现“自供电”，使用者可以摆脱经常需要充电带来的不便。