新型吸溼薄膜,讓汗水蒸發速度提高6倍

2021-01-18 科技報告與資訊

出汗是我們身體的自然散熱過程。汗液主要由水構成,當水從皮膚表面蒸發時,會降低皮膚溫度,我們就會感到涼爽。新加坡國立大學(NUS)的研究團隊開發了一種新型薄膜,能非常有效地蒸發皮膚上的汗液,讓我們在運動時保持涼爽舒適,而從人體汗液中收穫的水分可以轉化為能量,為手錶等可穿戴電子設備供電。

新型薄膜的主要成分是兩種吸溼性化學物質,氯化鈷和乙醇胺。這種薄膜除了具有極強的吸溼性外,在陽光下還能迅速釋放出水分"再生",重複使用100次以上。

為了充分利用吸收的汗水,新加坡國立大學團隊還設計了一種可穿戴式能量收集裝置,該裝置由8個電化學電池(EC)組成,使用這種新型薄膜作為電解質。每個EC在吸收水分後可產生約0.57伏特的電力,該裝置收集的能量可以為一個發光二極體供電。這一概念驗證說明了利用人體汗液供電的無電池可穿戴設備的可行性。

傳統的吸溼材料如沸石和矽膠等吸水率較低,且為塊狀固體結構,不適合吸收汗液蒸發的水分。相比之下,新加坡國立大學研究人員開發的新型吸溼膜吸收水分的速度是傳統材料的15倍,而且速度快了6倍。此外,這種薄膜在吸收水分後會出現顏色變化,由藍色變成紫色,最後變成粉紅色。這一特點可以作為吸溼程度的指標。

新加坡國立大學團隊將該薄膜製成透氣防水的聚四氟乙烯(PTFE)薄膜,這種薄膜具有彈性,常用於服裝,並成功演示了該吸溼膜在腋下墊、鞋內襯和鞋墊上的應用。鞋墊的原型是用3D列印技術製作的。所使用的材料是軟性聚合物和硬性聚合物的混合物,從而提供足夠的支撐和減震。

新加坡國立大學團隊現在希望與企業合作,將這種新型的吸溼膜應用到產品中。

論文標題為《Super-hygroscopic film for wearables with dual functions of expediting sweat evaporation and energy harvesting》,發表在《Nano Energy》雜誌上。

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