白癜风治疗需要多少钱 http://m.39.net/pf/a_6562617.html下一代可穿戴电子设备将向着柔性化发展，即具有柔性、可变形、可拉伸、生物相容性和防水性。可穿戴电子设备的快速发展的同时，伴随着对水下电源转换/供电的技术难题。近年来电容器、太阳能电池、生物燃料电池和纳米发电机的柔性化取得了显着进步，并为可穿戴设备提供了动力源。基于摩擦电和静电感应的耦合效应，摩擦纳米发电机（TENGs）作为机械能收集器应运而生。TENG具有出色的柔韧性、高能量转换效率、重量轻、成本低和制造简单的优点，使其成为电子产品适合的电源。但是，封装、接地和稳定性方面的困难极大地限制了TENG水下应用的发展。仿生学是近代技术发展的重要方向。近年来，各种各样的仿生设备层出不穷。由于其特殊的发电器官，鳗鱼在水下可以产生数千伏的电。科学家发明了几种基于离子浓度梯度的发电机，这是鳗鱼发电的关键机制。中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、李舟研究员和北京航空航天大学樊瑜波教授课题组在国际期刊NatureCommunications(IF12.)上发表题为“Abionicstretchablenanogeneratorforunderwatersensingandenergyharvesting”的研究论文。本文，由电鳗启发，研究人员提出了一种仿生可拉伸纳米发电机（BSNG）。通过模仿电鳗细胞中细胞膜上离子通道的结构，通过聚二甲基硅氧烷（PDMS）和有机硅之间的应力不匹配效应来制造机械控制通道。两种独特的工作模式使BSNG在干燥条件下可实现V以上的开路电压，在液体环境下可实现10V以上的电压，结合了TENG的优势，可用于能量收集和水下传感。由于其出色的柔韧性、可拉伸性、机械响应性和输出性能的优势，BSNG有望成为人体运动监测器，并有望在干燥和潮湿的环境中成为可穿戴电子设备的替代电源。
仿生可拉伸纳米发电机的仿生原理和结构。a、鳗鱼和细胞的示意图。b、细胞膜上离子通道的示意图。c、电池的动作电位信号。d、双层结构的仿生可伸缩纳米发电机（BSNG）的示意图，其主要由有机硅，聚二甲基硅氧烷（PDMS），带电液体和离子溶液电极构成。e、BSNG中仿生通道的方案图。f、一个工作周期内BSNG的输出信号。
仿生可拉伸纳米发电机的工作原理和可拉伸性。（a）仿生可拉伸纳米发生器（BSNG）（填充红色墨水）的一个工作周期的照片。（b）BSNG工作过程示意图。cBSNG工作机制示意图。（d）BSNG在50％应变下的模拟结果。（e）BSNG（红色框表示）处于初始状态（应变为0％）和拉伸状态（应变为60％）。（f）硅树脂、PDMS、硅树脂-PDMS和BSNG的单轴拉伸试验。
水下无线多站点人体运动监控系统。a、基于仿生可伸展纳米发电机（BSNG）的水下无线多站点人体运动监控系统的图示。b、以不同曲率运动固定在肘上的BSNG信号输出。c、佩戴在人体关节炎上的可穿戴BSNG集成照片。d、当志愿者游泳时，水下无线多站点人体运动监控系统记录的信号输出。
基于仿生可拉伸纳米发电机的海底救援系统电子设备。海底救援系统的照片，其中包括（a）集成的能量收集潜水服，（b）集成的无线发射器和（c）带有红色警告灯的无线接收器。（d）海底救援系统的简单电路图。（e）BSNG充电的一个μF电容器的电压变化，该电压用于为无线发射器供电以发射触发信号。（f）游泳者处于危险中时，水下救援系统的物理图会发出警报（红色LED远程点亮）。
总结
近来，水下应用中的可穿戴柔性电子设备很受