为了智能穿戴不吃灰，科学家开始用人体做电池了？

谁能拒绝科幻片中的高科技智能穿戴呢？

轻点一下面前就会出现虚拟屏幕的智能眼镜、直接在皮肤上显示的智能手表、手势可操控的3D呈像装置……但真想把这些东西落实到生活里，恐怕还得解决一个进阶问题：电力供应。

可直接在皮肤上显示的“手表”

没有电力供应，再好的设备，也得堆在角落里吃灰。

而为了让这些设备“永不断电”，科学家们居然开始用人体当电池了！

智能穿戴想进阶，必须解决充电方式？

智能穿戴看似火热，但落实到实际应用上，能引起大多数人共鸣的，恐怕只剩下：智能手表和智能手环。

其实，智能穿戴覆盖的领域非常多。仅按照穿戴部位分类，就可以分为头颈、上肢、躯干、下肢4大类——

头颈类智能穿戴的典型代表，一般被认为是VR眼镜或AR眼镜，其中也包括可以像耳钉一样佩戴在耳朵上的智能助听器等；上肢类智能穿戴，则是大多数人熟悉的智能手表和智能手环。

微软公司Hololens全息眼镜

至于躯干类和下肢类的智能穿戴设备，普通人接触得比较少。但从事特殊作业的人可能会用到的智能机械外骨骼、配备小型传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垫等，都属于这两大类。

机械外骨骼

看到这里，有人会问：既然智能穿戴的品类已经这么丰富了，那下一步该怎么进阶呢？

这一点，看看近年来科学家们的研究方向就知道了——充电方式的改变。

人们对智能穿戴设备的最核心的要求，无非就是：简单、便捷。而对于任何一个动作都需要电力支撑完成的智能穿戴设备，更长的续航、更快的充电速度，就是简单、便捷最直接的体现。甚至，如果这些设备可以“永不断电”，就更好了！

人体，居然要变成智能穿戴的供电器？

让智能穿戴“永不断电”——这个想法，确实对一些需要长期在线的设备很友好，比如，需要随时监控病人各项数据的健康手环。

科学家们起初的研究也比较常规，比方说，在传统充电模式的情况下增加无线充电、太阳能充电等方式。但2021年前后，利用人体为智能穿戴设备“供电”，居然成了一个新趋势——

新加坡国立大学实验图片

2021年7月，新加坡国里大学成功演示了一项把人体当作媒介，为可穿戴设备充电的技术——他们在研究人员的左、右手腕处各贴上一个含有特殊芯片的发射器和接收器。按下发射器的开关，电源的电量就可以通过一个体耦合电力传输过程，为人身上佩戴的多个智能穿戴设备无线供电。

体耦合电力传输示意图

2021年12月，美国马萨诸塞大学的研究团队，发明出了一种利用人的体温“发电”的技术。这个技术主要依赖于一种特殊涂层。这种涂层对人体无毒无害，但用它制成的可穿戴设备，只需要放入普通棉织物做成的底座上，就能很好地吸收人体的体温，为设备供电。

马萨诸塞大学实验图片

今年8月，美国华盛顿大学的研究人员也做出了类似的成果。他们利用一种新型材料做出了一种柔性可穿戴热电设备。这种材料既可以反复拉伸、折叠，还可以把人体的体热转化成电能，直接为设备供电。

美国华盛顿大学实验图片

当然，仅用人体传导和体热是远远不够的，就在前不久，马萨诸塞大学阿默斯特分校的跨学科团队又设计了一种细菌生物膜。这一次，他们要用人体的汗液发电。

汗液也能发电了？

“汗液发电”的论文，发表在Nature Communication上。其技术关键，就在于一张薄薄的细菌生物膜。

微生物在自然界中无处不在，其中不乏能从有机物氧化中发电的电活性细菌。研究人员这次选用的，是一种经过基因改造后的硫还原地杆菌。这是目前人类已知的、产电能力和成膜能力最强的电活性微生物之一。

这种细菌生物膜之所以能利用汗液发电，依据的是“水伏效应”——水流受固体生物膜和液态水之间的蒸发驱动，传输电荷以产生电流。测试中，当贴在出汗的皮肤上时，这种细菌生物膜能产生18小时的电力，即便出汗不多或不出汗，也能产生大量的电力输出。也就是说，人体皮肤表面持续分泌保持在低水平水分状态下，也足以让这个细菌生物膜“发电”。

这个结果让科研人员很受鼓舞，他们准备进一步增加生物膜尺寸，为更复杂的智能穿戴设备提供能量。

有新的研究进展是好事……但如果有朝一日，真要人类自己当“电池”，有多少人愿意？

这就是另一码事了。

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