因夏季热浪而出汗?别担心 - 并非所有的汗水都必须浪费掉。在 7 月 13 日发表在《焦耳》杂志上的一篇论文中，研究人员开发了一种新设备，可以从您指尖上所有部位的汗液中收集能量。迄今为止，该设备是有史以来发明的最高效的身体能量收集器，在 10 小时睡眠期间无需任何机械能输入，每平方厘米可产生 300 毫焦耳 (mJ) 的能量，并且只需按一下即可额外产生 30 毫焦耳 (mJ) 的能量一根手指。作者表示，该设备代表了可自我维持的可穿戴电子产品向前迈出的重要一步。

“通常情况下，你希望能源投资获得最大回报。你不想通过运动消耗大量能量来获得少量能量，”资深作者、加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授 Joseph Wang 说。 . “但在这里，我们想创造一种几乎不需要能源投资的适应日常活动的设备——你可以完全忘记设备，去睡觉或做案头工作，如打字，但仍然继续产生能量。你可以称之为'无所作为的力量。'”

以前的基于汗液的能量设备需要剧烈运动，例如大量跑步或骑自行车，然后用户出汗才能激活发电。但运动时消耗的大量能量很容易抵消产生的能量，往往导致能量投资回报不足1%。

相比之下，该设备属于作者所说的能量收集器的“圣杯”类别。它不依赖于阳光或运动等外部不规则来源，它只需要手指接触即可在睡眠期间收集超过 300 mJ 的能量——作者说这足以为一些小型可穿戴电子设备供电。由于不需要运动，收获的能量和投入的能量之间的比率基本上是无限的。

选择指尖作为汗液的来源似乎很奇怪，比如腋下，但实际上，与身体其他部位相比，指尖的汗腺浓度最高。

“在手指上产生更多的汗水可能是为了帮助我们更好地抓握东西，”第一合著者、纳米工程博士卢寅说。在王的实验室工作的学生。“手指上的出汗率可高达每平方厘米每分钟几微升。与身体其他部位的出汗率可能小两到三个数量级相比，这意义重大。”

研究人员在这项研究中开发的设备是一种称为生物燃料电池(BFC)的能量收集器，由乳酸盐提供动力，乳酸盐是汗液中的一种溶解化合物。从外面看，它看起来像一块简单的泡沫，连接到带有电极的电路，所有电极都连接在指腹上。泡沫由碳纳米管材料制成，该设备还包含有助于最大限度地吸收汗水的水凝胶。

“该设备的大小约为 1 平方厘米。它的材料也很灵活，因此您不必担心它太僵硬或感觉怪异。您可以长时间舒适地佩戴它，”说阴。

在设备内，发生了一系列电化学反应。细胞在阳极上配备了一种生物酶，可以氧化乳酸或从乳酸中去除电子;阴极沉积有少量铂以催化还原反应，该反应将电子转化为水。一旦发生这种情况，电子就会从乳酸盐流过电路，从而产生电流。这个过程是自发发生的：只要有乳酸，就不需要额外的能量来启动这个过程。

与 BFC 分开但与 BFC 互补的是，压电发电机(将机械能转化为电能)也连接到设备上，以收集高达 20% 的额外能量。依靠手指或类似的打字日常运动的自然捏运动，这些发电机从几乎任何工作帮助产生额外的能量：手指的单次按压每小时一次所需的能量仅为0.5毫焦耳但在30毫焦产生的能量，一个6000 % 的投资回报。

研究人员能够使用该设备为有效的维生素 C 和钠传感系统提供动力，他们对改进该设备以在未来具有更大的能力持乐观态度，这可能使其适用于葡萄糖等健康和保健应用米为糖尿病患者。“我们希望将该设备更紧密地集成到可穿戴形式中，例如手套。我们还在探索实现与移动设备无线连接以实现扩展连续传感的可能性，”尹说。

“有很多令人兴奋的潜力，”王说。“我们有十根手指可以玩。”