Питание гаджетов через кожу человека

19.11.2024

Современные носимые устройства, такие как фитнес-трекеры и медицинские датчики, требуют компактных и удобных решений для питания. Инженеры из Университета Карнеги-Меллон в США предложили инновационное решение: использовать человеческое тело как проводник для радиочастотной энергии. Разработанная ими технология, получившая название Power-over-Skin, способна обеспечить электроэнергией компактные устройства, делая их более удобными и автономными.

Человеческое тело обладает удивительной способностью эффективно проводить радиочастотную (РЧ) энергию на частоте 40 МГц. Исследователи выяснили, что такая частота оптимальна для минимизации потерь энергии. В основе технологии лежит использование емкостных приемников, которые можно разместить на коже или даже поверх одежды. Благодаря этому энергия передается к устройствам без применения инвазивных методов или громоздких батарей.

На практике ученые продемонстрировали работу технологии Power-over-Skin на нескольких носимых устройствах. Среди них - Bluetooth-кольцо с джойстиком, медицинский патч для мониторинга состояния здоровья и датчик солнечного излучения с дисплеем. Эти прототипы подтверждают, что технология может найти применение в различных областях, включая VR и AR-гарнитуры, а также медицинские устройства.

Главным достоинством технологии является ее энергоэффективность и удобство. Однако важно учитывать, что Power-over-Skin подходит только для устройств с низким энергопотреблением. Например, технология успешно обеспечит энергией умные часы или фитнес-трекеры, но для питания мощных процессоров или графических чипов ее возможностей недостаточно. К тому же эффективность передачи энергии снижается при увеличении расстояния между передатчиком и приемником, а также при наличии одежды.

Для исследования эффективности передачи энергии команда протестировала несколько расположений передатчиков на теле: на подошве правой ноги, животе, левом запястье и лице. Приемники же размещали на правом голеностопном суставе, задней части шеи, груди, бицепсах и указательном пальце. Максимальная мощность, зарегистрированная при минимальном расстоянии между передатчиком и приемником, составила 1,53 мВт, а минимальная - 5,3 мкВт. Такие данные подчеркивают важность продуманного размещения компонентов системы для достижения наилучших результатов.

Если технология Power-over-Skin будет полностью безопасной для здоровья, она имеет шанс произвести настоящую революцию в индустрии носимой электроники. Внедрение такого подхода позволит создавать компактные устройства, которые не требуют регулярной зарядки, что особенно важно для медицинских сенсоров и других устройств с постоянным использованием.

Технология Power-over-Skin демонстрирует, как наука может преобразить привычные представления о носимых устройствах и их питании. Использование человеческого тела для передачи энергии открывает новые горизонты для разработки удобных, энергоэффективных гаджетов. В ближайшие годы эта идея может стать основой для новых поколений умной электроники, способной изменить нашу повседневную жизнь.

<< Назад: Электрокроссовер Kia EV3 20.11.2024

>> Вперед: Твердотельный накопитель IRDM PRO GEN 5 19.11.2024

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Сверхэластичный сплав, сохраняющий жесткость при высоких температурах 18.02.2022 Исследовательская группа под руководством ученых из Городского университета Гонконга (CityU) обнаружила первый в своем роде сверхэластичный сплав, который может сохранять жесткую структуру, даже когда его нагреют до 726,85°C или выше. Сплав может быть использован в производстве высокоточных устройств для космических полетов. Обычно металлы размягчаются при нагревании. Но это не относится к новому сплаву - Co25Ni25(HfTiZr)50. Он принадлежит к типу элинвара - группе сплавов, упругие свойства которых мало зависят от изменений температуры. Когда новый сплав нагревают до температуры 726,85°С и выше, он остается таким же жестким или даже становится немного жестче, чем при комнатной температуре. При этом он расширяется без какого-либо заметного фазового перехода, отмечают авторы работы. Почему так происходит? Все дело в структуре решетки: она очень сильно искажена. Благодаря сочетанию уникальных структурных особенностей высокоэнтропийный сплав обладает очень высоким энергетическим барьером против нарушений кристаллической решетки. Выяснилось, что сплав может накапливать большое количество упругой энергии. Его можно использовать для хранения энергии, сообщают авторы работы: "Поскольку эластичность не рассеивает энергию и, следовательно, не выделяет тепло, которое может привести к неисправности устройств, этот сверхэластичный сплав будет полезен в высокоточных устройствах, таких как часы и хронометры".  Кроме того, материал найдет применение в аэрокосмической технике. "Мы знаем, что температура, например, на поверхности Луны колеблется от 122°C до -232°C. Этот сплав останется прочным и неповрежденным в экстремальных условиях, и поэтому он очень хорошо подходит для будущих механических хронометров, работающих в широком диапазоне температур во время космических полетов", - заявляют ученые.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025