中文大學(CUHK)機械與自動化工程系的廖偉新教授領(lǐng)導的研究團隊開發(fā)了一種輕巧的基于智能材料的能量收集器，該能量收集器可清除人體運動中的能量，產(chǎn)生取之不盡，可持續(xù)的動力只是步行而已。

具體來說，該設備可以從人類膝蓋的運動中捕獲生物力學能量，然后將其轉(zhuǎn)換為電能，該電能可以用于為可穿戴電子設備供電，例如計步器，健康監(jiān)測器和GPS。這項工作已經(jīng)發(fā)表在《應用物理快報》上，并被編輯推薦為特色文章。

到目前為止，研究人員已經(jīng)開發(fā)出大型設備來利用人體運動來發(fā)電，例如基于電磁發(fā)電機的能量采集器，當人們在跑步機上或騎自行車時，它們可以捕獲能量。但是，由于收割機與人體之間的重量大且相互作用力大，所以這些笨重的裝置妨礙了使用者的運動并同時增加了他們的負擔。這大大限制了這些設備的廣泛使用。為了克服這個問題，由廖教授領(lǐng)導的研究小組提出并開發(fā)了一種輕型能量收集器，該能量收集器采用了集成了新型機械結(jié)構(gòu)的壓電大纖維復合材料。

壓電大纖維復合材料是輕質(zhì)材料，可以在變形下產(chǎn)生電能。提出的能量收集器采用彎曲梁和曲柄滑塊機構(gòu)來捕獲行走時人膝的運動。然后，所捕獲的運動用于使結(jié)合到彎曲梁的壓電大纖維復合材料片變形，從而當人的膝蓋彎曲或伸展時產(chǎn)生電。

廖教授說：“人膝關(guān)節(jié)的運動范圍比其他下肢關(guān)節(jié)(例如腳踝和臀部)大，這使能量收集器更容易捕捉運動并產(chǎn)生更多的電能。” 當佩戴者以約2-6.5 km / h的速度行走時，由壓電宏觀纖維復合材料制成的原型收割機可產(chǎn)生1.6 mW的平均功率。所產(chǎn)生的電能可有效地為常見的可穿戴電子設備(例如智能頻段)供電。此外，原型僅重307克。使用它走路時，佩戴者的新陳代謝成本幾乎與不使用該設備行走時的新陳代謝成本相同。與現(xiàn)有的基于電磁發(fā)電機的能量收集器不同，基于輕巧的基于智能材料的能量收集器可以從人體運動中捕獲能量，而不會增加佩戴者的能量。的負擔。有望大大促進生物力學的使用能量收集器。

廖教授說：“這種儀器將吸引登山者和徒步旅行者的注意。如果他們迷失在偏遠的山區(qū)或沒有電網(wǎng)的荒野中，該設備可以從其運動中獲取能量并將其轉(zhuǎn)換為電能，從而使佩戴者能夠不斷監(jiān)測其生命體征，知道他們的位置，甚至在他們需要幫助時隨時發(fā)出SOS信號。目前，我們致力于通過減少設備的重量和提高能量收集效率來提高收集器的性能。我們計劃通過與服裝制造商合作將收割機商品化并將其投放市場，將其嵌入運動服中。”