蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，最近一項研究打造了一種具有多種功能的新型設(shè)備，其將一個雙溫度調(diào)節(jié)器與一個摩擦電納米發(fā)動機集成在一起，可實現(xiàn)自供電人機交互功能。

人機交互（圖片來源：Shutterstock.com）

該設(shè)備將一個觸覺摩擦電納米發(fā)動機（T-TENG結(jié)構(gòu)）與材料進行了優(yōu)化，以實現(xiàn)開路電壓、短路電流和高效峰值功率密度。研究人員表示，該款靈活的自供電T-TENG非常適合用于人機交互和可穿戴設(shè)備。

全球變暖和能源浪費正成為全球主要問題，現(xiàn)代文明嚴重依賴太陽、風(fēng)、海洋和潮汐能等可再生能源。未來，個人熱管理可能會影響到公共健康和全球能源處理。

住宅和商業(yè)能源消耗占全球總電力需求的15%，由于陽光引起的溫度變化，室外個人供暖/制冷非常困難。因此，對人體進行局部熱控制是降低能耗至關(guān)重要。在自然界中，北極熊、蜘蛛、蛇、蜜蜂以及超黑的鳥類都會進行熱調(diào)節(jié)。

此前的研究采用納米紡織品來測試新方法，以在炎熱天氣中增強人體輻射消散，在寒冷天氣下減少人體輻射消散。個人、社交以及娛樂活動也需要室外空間，太陽能轉(zhuǎn)換、人體熱度釋放以及露天熱消耗都會影響最終結(jié)果。不過，幾乎沒有研究會關(guān)注戶外供暖/制冷。

在物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和人工智能（AI）時代，利用智能材料和設(shè)備進行能量收集和轉(zhuǎn)換非常重要。HMI（人機交互界面）通過智能服裝、電子皮膚等交互媒介實現(xiàn)人機同步交流。無侵入式納米發(fā)電機和智能軟機器人等軟電氣技術(shù)近年來成為了人機界面的研究熱點。

HMI系統(tǒng)像屏幕或者移動應(yīng)用程序一樣，需要人類輸入可讀的信息。而集成式電源執(zhí)行器、傳感器、數(shù)據(jù)集成設(shè)備和傳輸設(shè)備都需要實現(xiàn)小型化、集成化和智能化。

HMI通過將發(fā)電設(shè)備與傳感和通信設(shè)備相結(jié)合，解決了移動有限和維護成本高等障礙。其中一種納米發(fā)電機能夠探測壓力，而另一種納米發(fā)電機可以檢測血壓、脈搏、心率和呼吸。

此前的研究還提出用機械觸發(fā)能量為電子設(shè)備供電的摩擦電納米發(fā)電機（TENG），利用人類手指控制基于TENG的觸覺傳感器陣列。TENG還可用于監(jiān)測生理數(shù)據(jù)和識別物體形式，還可用于電動汽車控制以及測量角度速度和位移情況。

對基于TENG的HMI系統(tǒng)進行研究還將對日常生產(chǎn)帶來重大影響，例如遠程醫(yī)療、溫度、濕度監(jiān)測和監(jiān)測假肢上的壓力傳感器?；赥ENG的HMI需要實時收集的數(shù)據(jù)、實時探測和傳輸數(shù)據(jù)。為了激活或命令下級電子設(shè)備，需要識別傳感器觀察到的電子信號（壓力和電流）。合適的TENG需要經(jīng)過優(yōu)化的材料、設(shè)備、信號處理和分析。

研究人員發(fā)現(xiàn)，暴露在光下30分鐘，靜電可紡織出兩種可穿戴復(fù)合納米纖維，即制冷纖維（PAN/CB）和取暖纖維（PAN/CB）。當采用熱電來維持電力供應(yīng)，可達到高壓，成功地將納米材料與新一代開發(fā)用的能量收集裝置結(jié)合在一起。此外，T-TENG第一次被用于操作國際莫爾斯電碼，這在某些情況下是一種關(guān)鍵的通信形式。

T-TENG可與機器學(xué)習(xí)技術(shù)一起使用，成為一個自供電的發(fā)射裝置，實現(xiàn)高探測性能?？紤]到T-TENG具備靈活性、自供電靈敏性。吸濕性以及更好的挑選性能，T-TENG在未來的HMI、健身手環(huán)、軟機器人等應(yīng)用領(lǐng)域具有巨大潛力。

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