夏天的热浪让你汗流浃背?别担心，你的汗水不会白白浪费的。在7月13日发表在杂志上的一篇论文中焦耳在美国，研究人员开发了一种新设备，可以从你指尖的汗液中收集能量。迄今为止，该设备是迄今为止发明的最高效的身体能量收集器，在10小时的睡眠期间，在没有任何机械能输入的情况下，每平方厘米产生300毫焦耳(mJ)的能量，只需一个手指按压就可以额外产生30 mJ的能量。作者说，该设备代表了自我可持续的可穿戴电子设备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。你不希望通过锻炼消耗大量能量，只获得一点点能量，”加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授、资深作者约瑟夫·王(Joseph Wang)说。“但在这里，我们想要创造一种适合日常活动的设备，几乎不需要任何能源投资——你可以完全忘记设备，去睡觉或做打字等伏笔工作，但仍然继续产生能量。你可以把它叫做‘无为而立的力量’。”
以前的基于汗液的能源设备需要大量的运动，比如大量的跑步或骑自行车，然后用户才能出汗来启动发电。但运动过程中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率不到1%，Cell Press报道．
相比之下，该设备属于作者所称的能量收集器的“圣杯”类别。它不依赖阳光或运动等不规则的外部来源，只需要手指接触就能在睡眠中收集超过300兆焦的能量——作者说，这足以为一些小的可穿戴电子设备供电。由于不需要移动，收获的能量和投入的能量之间的比例基本上是无限的。
选择指尖而不是腋下作为汗液的来源似乎很奇怪，但事实上，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可能是为了帮助我们更好地抓住东西，”第一合著者、在王伟实验室工作的纳米工程博士生陆银(音)说。“手指上的出汗率可高达每平方厘米每分钟几微升。这与身体其他部位相比很重要，那里的排汗率可能要小两到三个数量级。”
研究人员在这项研究中开发的设备是一种被称为生物燃料电池(BFC)的能量收集器，由乳酸盐(汗液中的一种溶解化合物)提供动力。从外观上看，它就像一块简单的泡沫，连接着一个带有电极的电路，所有这些电极都连接在手指的垫子上。泡沫由碳纳米管材料制成，该设备还含有一种水凝胶，有助于最大限度地吸收汗液。
“该设备的大小约为1平方厘米。它的材质也很灵活，所以你不必担心它太僵硬或感觉奇怪。你可以舒服地穿很长一段时间，”尹说。
在该装置内，发生了一系列电化学反应。电池的阳极上装有一种生物酶，可以氧化乳酸盐或从乳酸盐中除去电子;阴极上沉积了少量铂，以催化还原反应，将电子转化为水。一旦发生这种情况，电子就会从乳酸盐中流过电路，产生电流。这个过程是自发的:只要有乳酸，就不需要额外的能量来启动这个过程。
与BFC分离但互补的压电发电机(将机械能转化为电能)也连接到该设备上，以收集高达20%的额外能量。这些发电机依靠手指的自然挤压运动或打字等日常运动，几乎不需要任何工作就能产生额外的能量:每小时手指按一次只需要0.5 mJ的能量，但产生的能量超过30 mJ，投资回报率为6000%。
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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，他们对未来改进该设备使其具有更大的功能持乐观态度，这可能使其适用于健康和保健应用，如糖尿病患者的血糖仪。“我们想让这个设备更紧密地集成在可穿戴的形式，比如手套。我们也在探索实现移动设备无线连接的可能性，以扩展连续传感，”尹说。
“这里有很多令人兴奋的潜力，”王说。“我们有十个手指可以玩。”
