■研究團隊成員廖維新（右）及蔡明京（左）。 中大供圖港學者研發系統效能升10倍 首奪美「適應結構與材料系統獎」
智能手錶和手環近年大熱，坊間幾乎人手一隻，但此類便攜電子產品因電池容量小，電量往往無法持久，很快就與主人「say byebye」自動關機。中文大學機械與自動化工程學系主任廖維新透過磁性升頻器，研發出高功率的動能電力採集系統，將人體活動時肢體擺動轉化為電力的效能提高10倍，可望為穿戴式電子產品「永續供電」。近日他就相關成就獲美國機械工程師學會頒發「適應結構與材料系統獎」，成為香港學者獲此獎項的第一人。■香港文匯報記者 郭虹宇
透過收集人體動能為手錶提供電力並非新事物，現時部分傳統手錶已有使用微電機經由機械直齒輪發電。主要原理是用震盪器和微電機把動能轉換成電能，而齒輪則可提高輸入頻率，以增加發電效能。不過基於物理限制，例如機械齒輪結構不夠緊密、製造要求高、機械摩擦導致的損耗大等，容易出現故障，利用微電機與機械齒輪產生的電力亦只夠傳統手錶使用，無法滿足智能手錶的電力需求。
一直研發智能材料及能量採集的廖維新及其團隊，便成功利用電磁組件取代機械直齒輪結構，以解決這一關鍵問題。
有望達至永久供能
在系統設計上，團隊在非常有限的空間加入動作捕捉器、磁性升頻器（magnetic frequency-up converter）以及發電機組，並採用同軸布置，令裝置結構高度緊密，減少能量損耗。令僅有5立方厘米的系統，產生高達1.74mW的發電量，小小身軀大大力量，功率密度亦是同類產品的10倍，可滿足市面上眾多智能手錶和手環的電能需求，達到永久供能。
此外，磁性升頻器使用電磁轉動，避免因機械摩擦導致的能量損失，減少物理損耗，同時磁性升頻器結構簡單，其製作成本低，給予大規模商業應用較大的空間。
減物理損耗 製作成本低
團隊成員之一蔡明京介紹指，由於人類肢體擺動頻率低，導致動能採集效率不足。而優化後的系統，以磁性升頻器加大動作捕捉器的旋轉頻率，大大提高電力採集系統將人體動能轉化電能的效率，同時提供輸出功率，產生的電力是同類產品的10倍。
廖維新表示，作為學者，希望其研究成果不單能夠為人類解難，還能鼓勵年輕人探索工程學的奧妙和樂趣，成為推動未來社會科技發展的一分子。