背包通过行走收集能量，减轻负载并为电子设备供电

时间：2022-04-09 15:58:06来源：

一个原型背包从步行中获取能量，为小型电子设备供电，从而减轻了负载。

徒步旅行者，士兵和小学生都知道沉重的背包会带来的负担。但是现在，研究人员已经开发出一种原型，不仅可以使负载减轻约20％的重量，而且还可以从人体运动中收集能量，为小型电子设备供电。研究人员说，在 ACS Nano中报道的这种新型背包对于在偏远地区无电工作的运动员，探险家和救灾人员可能特别有用。

背包被广泛用于日常生活中的免提搬运。但是，随着时间的流逝，用粗麻袋走路或跑步会导致背部和颈部疼痛。此外，在荒野地区（甚至在那些尚无法使用充电器的城市中）的背包客可能希望有一个可以收集步行机械能为便携式电子设备或健康监测传感器供电的背包。以前，研究人员曾使用摩擦电纳米发电机（TENG）（将机械能转化为电能的小型设备）来制造能量收集背包，但这些袋子的输出功率相对较低，并且没有提供减轻负荷或减轻冲击等附加好处。吸收。Wang Zhong Lin，Jia Cheng及其同事希望设计一种克服这些限制的原型。

为了节省劳力和吸收震动，研究人员在背包中加入了两种弹性材料，它们可以伸缩，可以在穿着者行走时保持袋子的稳定。这导致对佩戴者的作用力降低了约20％。同时，步行过程中背包框架与其负载之间的运动促使TENG将机械能转化为电能，效率为14％。研究人员表明，这种袋子可以为LED，电子表和荧光灯管供电。研究人员说，一旦克服了诸如提高能量转换效率等挑战，背包就有望成为小型可穿戴和便携式电子设备，GPS和医疗传感器的电源。

参考：杨泽，杨益勇，刘凡，王兆征，李银波，邱佳豪，宣轩，李志伟，卢一家，吉林宏，王忠林，贾成3，“用于能量收集和减轻负荷影响的动力背包”，3 2021年2月，ACS Nano.DOI：
10.1021 / acsnano.0c07498

作者感谢中国国家自然科学基金，中国国家科技重大专项，中国国家重点研究发展计划和清华大学自主科研计划的资助。