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科学家研发出可穿戴智能皮肤贴片

05-31 21:28:50

据外媒报道称,科学家近日研发出一种能够使佩戴者降温或升温的皮肤贴片。据介绍,这款两英寸的皮肤贴片工作起来就像一个个性化的恒温器,可以在家里、办公?#19968;?#36335;上使用,由于它足够柔软可以嵌入?#36335;?#35753;人无论天气如何都能感到舒适,它会向身体的任何部位发出冷热脉冲的电流,就像冬天用火取暖的手或者夏天往脸上泼水一样。研究小组对此表示称,这种可伸缩的电池组将有助于节省空调和取暖的能源。

羿戓设计所了解,研究负责人兼加州大学圣地亚哥分校( University of California, San Diego)机械工程师陈?#19990;ぃ≧enkun Chen)教授说:“无论您是在炎热的天气上下班还是在办公室感觉太冷,这种类型的设备都可以提高您的个人热舒适度。”



据介绍,热电合金是一种利用电来创造温度的材料,《科学进展?#20998;?#25551;述的这一补丁是由热电合金制成的,它们被焊接到薄的铜电极条上?#24615;?#26377;弹性的弹性体片之间,可以根据个人的选择对皮肤进行物理冷却或加热。

在陈教授的实验室担任博?#21487;鶶ahngki Hong说:“你可以把这个点上倾向于加热或冷?#27492;?#24230;比身体的其他部位,如身体的后面,脖子、脚或手臂,然后便在太热或太冷时保?#36136;?#30340;温度。”

陈教授说:“例如它可以帮助建筑物在夏天保持较高的设定温度12度,从而降低大约70%的冷却成本。如果戴上这个设备可以让你在更大的温?#30830;?#22260;内感到舒适,那么你就不需要在夏天像在冬天那样把恒温器的温度调得那么低或者把暖气调得那么高。”



市场上有各种各样的冷却和加热装置,但它?#23884;?#19981;是最方便佩戴或携带的。有些人使用风扇,有些需要浸泡或充满水等液体来降低温度。陈教授和同事们将其设计得既舒适?#22336;?#20415;,因而可以很容易地集成到?#36335;?#20013;。

研究人员将贴片的原型嵌入到网状臂带中并在温度受控的环境中?#38405;?#24615;受试者进行测试。在两?#31181;?#20869;,他的皮肤就被冷却到了89.6华氏度(约32摄氏度),而当时的环境温度在71.6~96.8华氏度之间(约22摄氏度~36摄氏度)。最终目标是将多个贴片组合在一起,以创建可用于个性化冷却和加热的智能服装。因此,工程师设计了一种柔软的电子贴片,可以拉伸,弯曲和扭曲,而不会影响其电子功能。

据介绍,弹性体片材经过特殊设计可在柔软和有弹性的同时传导热量。由于它们是通过将名为Ecoflex的橡胶与氮化铝粉末(一种具有高导热性的化学品)混合而制成的,可让贴片使用电流将热?#30475;?#19968;个弹性体片材移动到另一个弹性体片材,进而使贴片的一侧变暖,另一侧变得冷却。



陈教授解释说:“为了做冷却,我们将当前的泵热?#30475;?#30382;肤一侧传递到面向外面的层。为了加热,我们只需将电流反向转向另一个方向的热泵。”一个贴片尺寸约为2平方英寸(5 - 5厘米),功耗高达0.2瓦。陈教授的团队估计需要144个补丁来制造冷却背心。这将使用大约26瓦特来使个人在平均炎热的天气保?#33267;?#29245;。

在极端高温期间,这将达到80瓦,这大约是?#22987;?#26412;电脑使用的数量。相比之下,传统的空调系统使用数十千瓦来冷却整个办公室。研究人员表示,使一个人温度降下来比一个大房间更节能。

陈教授说:“如果那个房间里只有少数人,那么你每人基本上要消耗数千瓦的冷却能力,像补丁这样的设备可以大幅减少冷却费用。”该团队现在正在开发可以内置到原型冷却和加热背心的补丁,他们希望在几年内将该技术商业化。陈教授补充说:“我们已经解决了根本问题,现在我们正在解决重大的工程问题是电子、硬件和开发移动应用来控制温度。”


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