智能可穿戴传感器通过实时采集和分析生理、运动及环境数据,为个性化健康监测和智能交互提供了创新解决方案,正推动医疗、运动和智能设备等领域的革命性发展。然而,续航时间的限制仍是阻碍可穿戴设备持续发展和功能拓展的关键瓶颈。特别是在物联网框架下,分布式传感网络中传感节点需要频繁充电或更换电池的问题尤为突出,这对新型能源技术的开发提出了迫切需求。
针对这一科学难题,情感智能与普适计算研究中心团队研发了一系列基于人体不规则低频动能采集的柔性织物可穿戴能量采集器。该类器件采用全织物材料体系,具备优异的柔性和穿戴舒适性。同时,团队提出了提升能量采集效率的创新策略。通过优化电荷调控与释放机制,成功将电流输出峰值提升超一个数量级,有效克服了传统能量采集器对动作速度和频率的限制,为可穿戴设备的持续稳定供能提供了新路径。该类柔性织物能量采集器件还能够作为自供能传感器,通过捕捉人体运动产生的能量,实现运动状态的实时检测与识别,进一步扩展了其应用场景。
在此基础上,团队构建了传感与供能一体化的物联网系统,针对多种应用需求进行了验证,证明了通过人体日常活动实现能量自采集与系统自维持的可行性。此外,团队还探索了将该技术用于自供能医疗康复系统,展示了其在健康监测和智能医疗领域的巨大潜力。