研究人员揭示了创新的可穿戴技术，不仅可以从人类运动中产生电力，还能提升用户的舒适度。这一发展源于对材料的深入了解，这些材料在与其他表面接触时能够改善纺织品的手感并产生能量。
研究人员揭示了创新的可穿戴技术，不仅可以从人类运动中产生电力，还能提升用户的舒适度。这一发展源于对材料的深入了解，这些材料在与其他表面接触时能够改善纺织品的手感并产生能量。
这里的焦点是被称为表面活性剂的分子，通常用于日常产品中以减少与皮肤的摩擦。一個好的例子是它们在尿布中的使用，以最小化擦伤。
“我们的目标是创建一个模型，让我们深入了解各种表面活性剂如何影响不同材料的表面摩擦，”研究的主要作者、北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程副教授Lilian Hsiao解释道。“这个模型有助于理解摩擦减少背后的分子机制，并可以被工程师用于定制材料的属性以适应各种用途。”
“随后，我们开始了一系列实验，以调查是否可以利用表面活性剂来调整材料并将其整合到触觉能量收集器中，”共同主笔Saad Khan补充道，他是北卡罗来纳州立大学化学与生物分子工程的INVISTA教授。“具体来说，我们的目标是查明是否可以从与表面活性剂增强材料的摩擦中获取能量。结果表明，我们不仅可以产生电力，还可以减少用户穿着这些材料时所经历的摩擦。”
本质上，研究人员发现他们可以使用表面活性剂制造穿着舒适的平滑表面面料。
此外，研究人员发现某些表面活性剂具有电子特性，允许它们“捐赠”电子。通过将这些电子供体的表面活性剂添加到可穿戴材料中，他们创造出一种既舒适又能够从与皮肤或其他表面接触所产生的摩擦中生成电力的面料。
“虽然静态能量收集技术相对成熟，但仍然存在可长时间穿戴的设备的空白，”Hsiao说。“我们的概念验证测试表明，这些表面活性剂材料不仅在皮肤上感觉愉悦，而且可以产生高达300伏的电压，对于这样小的材料来说，这令人印象深刻。”
“在设计触觉技术时，找到产生能量所需的摩擦与确保佩戴者舒适之间的平衡是至关重要的。表面活性剂化学提供了一种简单的方法来实现这一点，”Khan评论道。“我们渴望进一步探索这些材料的潜力，包括它们如何与当前的触觉设备整合，我们乐于与行业合作伙伴合作，寻找新的应用。”
这篇题为“压缩滑腻表面组装表面活性剂以调节触觉能量收集器”的研究论文将在9月15日发行于期刊《科学进展》。论文的第一作者是Pallav Jani，他获得了北卡罗来纳州立大学的博士学位。共同作者包括Kushal Yadav，另一位北卡罗来纳州立大学的博士生，Maryanne Derkaloustian和来自特拉华大学的Charles Dhong，以及负责空军研究实验室聚合物基复合材料计划的Hilmar Koerner。
本研究得到了多个机构的支持，包括无纺布研究所（项目18-224SB）、国家科学基金会（CAREER奖号2042635）、空军研究实验室（夏季教师奖学金计划）、斯隆研究奖学金（拨款编号FG-2022-18336）、德雷福斯基金会（拨款编号TC-22-038）、国家卫生研究院（拨款R01EY032584-02）以及国家眼科研究所（拨款5R01EY032584-03）。
