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中大製行路發電裝置 行山迷路有電用

2019-10-30
■廖維新(右) 及博士研究生高飛 (左) 用半年時間成功研發一套人體動能採電系統。中大供圖■廖維新(右) 及博士研究生高飛 (左) 用半年時間成功研發一套人體動能採電系統。中大供圖

香港文匯報訊(記者 高鈺)科技進步,日常步行原來亦可產生源源不絕的電力。中文大學科研團隊,採用先進的壓電纖維智能材料,成功研發輕便創新的電力採集裝置,能夠將步行時膝部彎曲的動能轉化為電能,可以持續產生1.6毫瓦功率的電力,足夠為智能手環、健康監測儀和全球定位系統(GPS)等穿戴式電子產品持續供電。團隊計劃開拓商業化應用,希望能設計出貼身輕便的人體動能供電衣物。

利用人體動能發電其實並非新鮮事,通過跑步機、單車等去推動馬達發電便是常見例子,近年科學界積極進一步探究如何藉日常活動發電,其中一個方向是採集步行產生的能量,唯受制於發電物料的重量和採電過程產生的額外負擔,一直未能廣泛應用。

中大機械與自動化工程學系教授廖維新的團隊,透過採用壓電纖維智能材料,以膝蓋為支點並巧妙地結合機械結構設計,成功突破以上限制,做到「邊行邊發電」。有關成果並獲國際著名學術期刊《應用物理學快報》刊登並推薦為特選文章。

慢跑10分鐘 手機充電1%

壓電纖維在折合或彎曲的過程中能夠產生能量,配合彎曲樑(Bending Beam)及曲柄滑塊架構(Slider-crank Mechanism),能將人體膝蓋於步行時的自然彎曲及伸直動作,轉化為電力。

廖維新解釋,膝關節是下半身運動範圍最大的關節,其產能亦較其他部位多。團隊製作了重307克、長約27厘米的輕便裝置原型,測試員佩戴上大腿及小腿後,以每小時2公里至6.5公里的速度慢行,可持續產生1.6毫瓦(milli Watt)功率的電力,能啟動包括智能手環等穿戴式電子產品,但不會明顯加重佩戴者負擔。此外,未被耗用的能量亦會自動儲存在裝置內,如慢跑10分鐘,亦可能為智能電話提供1%的電力。

廖維新表示,裝置對登山及遠足人士最有幫助,即使身處深山、於荒野迷路,只需走路已可持續進行監測和定位,甚至在必要時發出求救信號。

他指團隊計劃進一步改良裝置,包括減輕重量及提升發電量兩方面,並會探討商業化應用,「例如夥拍登山用品、運動服裝生產商,設計出貼身輕便的人體動能供電衣物。」

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