Cette enveloppe de doigt peut vous permettre d’alimenter l’électronique pendant que vous dormez

Cet appareil récupère la puissance de vos doigts moites pendant que vous dormez

Un petit hydrogel (à droite) recueillant la sueur du bout du doigt pour le capteur de vitamine C (à gauche), puis affichant le résultat sur l’écran électrochrome. Crédit : Lu Yin

Un nouvel appareil portable transforme le toucher d’un doigt en une source d’alimentation pour les petits appareils électroniques et les capteurs. Des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego ont mis au point une bande mince et flexible qui peut être portée au bout du doigt et générer de petites quantités d’électricité lorsque le doigt d’une personne transpire ou appuie dessus.

La particularité de cet appareil alimenté par la sueur est qu’il génère de l’énergie même lorsque l’utilisateur dort ou reste assis. C’est potentiellement un gros problème pour le domaine des appareils portables, car les chercheurs ont maintenant compris comment exploiter l’énergie qui peut être extraite de la sueur humaine même lorsqu’une personne ne bouge pas.

Ce type de dispositif est le premier du genre, a déclaré le co-premier auteur Lu Yin, docteur en nano-ingénierie. étudiant à la UC San Diego Jacobs School of Engineering. « Contrairement à d’autres wearables alimentés par la sueur, celui-ci ne nécessite aucun exercice, aucune contribution physique de la part du porteur pour être utile. Ce travail est un pas en avant pour rendre les wearables plus pratiques, pratiques et accessibles pour la personne de tous les jours. »

Le nouveau capteur d’énergie portable est décrit dans un article publié le 13 juillet dans Joule.

L’appareil génère également une puissance supplémentaire en appuyant légèrement sur les doigts. Ainsi, des activités telles que taper, envoyer des SMS, jouer du piano ou taper en code Morse peuvent également devenir des sources d’énergie.

« Nous envisageons que cela peut être utilisé dans toute activité quotidienne impliquant le toucher, des choses qu’une personne ferait normalement de toute façon au travail, à la maison, en regardant la télévision ou en mangeant », a déclaré Joseph Wang, professeur de nano-ingénierie à l’UC San Diego. Jacobs School of Engineering et auteur principal de l’étude. « Le but est que ce portable fonctionne naturellement pour vous et que vous n’ayez même pas à y penser. »

L’appareil tire la majeure partie de sa puissance de la sueur produite par le bout des doigts, qui sont des usines de transpiration 24 heures sur 24. C’est un fait peu connu que le bout des doigts est l’un des endroits les plus en sueur du corps ; chacune est remplie de plus d’un millier de glandes sudoripares et peut produire entre 100 et 1000 fois plus de sueur que la plupart des autres zones du corps.

« La raison pour laquelle nous nous sentons plus en sueur sur d’autres parties du corps est que ces endroits ne sont pas bien ventilés », a déclaré Yin. « En revanche, le bout des doigts est toujours exposé à l’air, donc la sueur s’évapore au fur et à mesure qu’elle sort. Ainsi, plutôt que de la laisser s’évaporer, nous utilisons notre appareil pour collecter cette sueur, et elle peut générer une quantité importante d’énergie. »







Un nouvel appareil portable transforme le toucher d’un doigt en une source d’alimentation pour les petits appareils électroniques et les capteurs. Il peut être porté au bout des doigts et générer de petites quantités d’électricité lorsque le doigt d’une personne transpire ou appuie dessus. La particularité de cet appareil alimenté par la sueur est qu’il génère de l’énergie même lorsque l’utilisateur dort ou reste assis. Crédit: UC San Diego Jacobs School of Engineering

Mais n’importe quel appareil alimenté par la sueur ne peut pas fonctionner du bout des doigts. Recueillir la sueur d’une si petite zone et la rendre utile nécessitait une ingénierie des matériaux innovante, a expliqué Yin. Les chercheurs ont dû construire différentes parties de l’appareil pour qu’elles soient super absorbantes et efficaces pour convertir les produits chimiques de la sueur humaine en énergie électrique.

Yin a travaillé sur ce projet avec le doctorat en nano-ingénierie de l’UC San Diego. les étudiants Jong-Min Moon et Juliane Sempionatto, qui sont les autres co-premiers auteurs de l’étude, dans le cadre d’une équipe dirigée par Wang, qui est également le directeur du Center for Wearable Sensors de l’UC San Diego. Wang et son équipe ont été les pionniers des wearables alimentés par la sueur il y a 8 ans. Depuis lors, ils se sont appuyés sur la technologie pour créer de nouvelles et meilleures façons d’alimenter les appareils portables en utilisant des sources durables, telles que les porteurs eux-mêmes et leur environnement.

Cette dernière technologie de récupération d’énergie est particulièrement unique en ce qu’elle peut servir de source d’alimentation à tout moment, n’importe où. Il n’a pas les mêmes limitations que, par exemple, les cellules solaires, qui ne fonctionnent qu’à la lumière du soleil, ou les générateurs thermoélectriques, qui ne fonctionnent que lorsqu’il y a une grande différence de température entre l’appareil et l’environnement.

Comment ça fonctionne

L’appareil est une bande mince et flexible qui peut être enroulée autour du bout du doigt comme un pansement. Un rembourrage d’électrodes en mousse de carbone absorbe la sueur et la convertit en énergie électrique. Les électrodes sont équipées d’enzymes qui déclenchent des réactions chimiques entre les molécules de lactate et d’oxygène dans la sueur pour générer de l’électricité. Sous les électrodes se trouve une puce faite de ce qu’on appelle un matériau piézoélectrique, qui génère de l’énergie électrique supplémentaire lorsqu’elle est pressée.

Lorsque le porteur transpire ou appuie sur la bande, l’énergie électrique est stockée dans un petit condensateur et est déchargée vers d’autres appareils en cas de besoin.







Cette vidéo montre une main gauche avec 4 BFC enroulés sur quatre doigts individuels pour collecter de l’énergie simultanément à partir de plusieurs doigts. Crédit : Lu Yin

Les chercheurs ont demandé à un sujet de porter l’appareil au bout d’un doigt lors d’activités sédentaires. À partir de 10 heures de sommeil, l’appareil a collecté près de 400 millijoules d’énergie, ce qui est suffisant pour alimenter une montre-bracelet électronique pendant 24 heures. Après une heure de frappe et de clic de souris occasionnels, l’appareil a collecté près de 30 millijoules.

Et c’est juste du bout des doigts. Les dispositifs de cerclage sur le reste du bout des doigts généreraient 10 fois plus d’énergie, ont déclaré les chercheurs.

« En utilisant la sueur sur le bout du doigt, qui s’écoule naturellement quel que soit l’endroit où vous êtes ou ce que vous faites, cette technologie offre un gain net d’énergie sans effort de la part de l’utilisateur. C’est ce que nous appelons un retour d’énergie maximal sur investissement », a déclaré Wang.







Cette vidéo montre le processus d’emballage du BFC sur le bout du doigt à l’aide d’un film étirable et imperméable. Crédit : Lu Yin

« Comparez cela à un appareil qui récupère de l’énergie pendant que vous faites de l’exercice », a expliqué Yin. « Lorsque vous courez, vous investissez des centaines de joules d’énergie uniquement pour que l’appareil génère des millijoules d’énergie. Dans ce cas, votre retour sur investissement énergétique est très faible. Mais avec cet appareil, votre retour est très élevé. Lorsque vous dormez, vous ne travaillez pas. Même avec une seule pression du doigt, vous n’investissez qu’environ un demi-millijoule. « 

Dans d’autres expériences, les chercheurs ont connecté leur récupérateur d’énergie à un système électronique composé d’un capteur chimique connecté à un petit écran de faible puissance, qui affiche une lecture numérique des données du capteur. Il suffisait d’appuyer sur le collecteur d’énergie 10 fois toutes les 10 secondes ou de le porter simplement au bout du doigt pendant deux minutes pour alimenter à la fois le capteur et l’écran. Dans une expérience, les chercheurs ont connecté leur appareil à un capteur de vitamine C qu’ils ont développé en laboratoire. Ils ont demandé à un sujet de prendre une pilule de vitamine C, puis d’utiliser le système actionné par le doigt pour lire son niveau de vitamine C. Dans une autre expérience, les chercheurs ont montré que leur système pouvait également être utilisé avec un capteur de sodium construit en laboratoire pour lire le niveau d’ions sodium d’une solution d’eau salée.

« Notre objectif est d’en faire un appareil pratique », a déclaré Yin. « Nous voulons montrer qu’il ne s’agit pas simplement d’une autre chose intéressante qui peut générer une petite quantité d’énergie et puis c’est tout – nous pouvons réellement utiliser l’énergie pour alimenter des appareils électroniques utiles tels que des capteurs et des écrans. »

À cette fin, l’équipe apporte de nouvelles améliorations à l’appareil afin qu’il soit plus efficace et durable. Les études futures incluront sa combinaison avec d’autres types de récupérateurs d’énergie pour créer une nouvelle génération de systèmes portables auto-alimentés.


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Plus d’information:
Joule, Yin et al. : « A passive transpiration biofuel cell : High energy return on investment » www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(21)00292-0 , DOI : 10.1016/j.joule.2021.06.004

Informations sur la revue :
Joule

Fourni par l’Université de Californie – San Diego

Citation: Appel à toutes les patates de canapé : cette enveloppe de doigt peut vous permettre d’alimenter l’électronique pendant que vous dormez (2021, 13 juillet) récupéré le 13 juillet 2021 de https://techxplore.com/news/2021-07-couch-potatoes-finger-power- electronique.html

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