蓋世汽車訊 據(jù)外媒報道，最近一項研究打造了一種具有多種功能的新型設備，其將一個雙溫度調節(jié)器與一個摩擦電納米發(fā)動機集成在一起，可實現(xiàn)自供電人機交互功能。

人機交互（圖片來源：Shutterstock.com）

該設備將一個觸覺摩擦電納米發(fā)動機（T-TENG結構）與材料進行了優(yōu)化，以實現(xiàn)開路電壓、短路電流和高效峰值功率密度。研究人員表示，該款靈活的自供電T-TENG非常適合用于人機交互和可穿戴設備。

全球變暖和能源浪費正成為全球主要問題，現(xiàn)代文明嚴重依賴太陽、風、海洋和潮汐能等可再生能源。未來，個人熱管理可能會影響到公共健康和全球能源處理。

住宅和商業(yè)能源消耗占全球總電力需求的15%，由于陽光引起的溫度變化，室外個人供暖/制冷非常困難。因此，對人體進行局部熱控制是降低能耗至關重要。在自然界中，北極熊、蜘蛛、蛇、蜜蜂以及超黑的鳥類都會進行熱調節(jié)。

此前的研究采用納米紡織品來測試新方法，以在炎熱天氣中增強人體輻射消散，在寒冷天氣下減少人體輻射消散。個人、社交以及娛樂活動也需要室外空間，太陽能轉換、人體熱度釋放以及露天熱消耗都會影響最終結果。不過，幾乎沒有研究會關注戶外供暖/制冷。

在物聯(lián)網（IoT）和人工智能（AI）時代，利用智能材料和設備進行能量收集和轉換非常重要。HMI（人機交互界面）通過智能服裝、電子皮膚等交互媒介實現(xiàn)人機同步交流。無侵入式納米發(fā)電機和智能軟機器人等軟電氣技術近年來成為了人機界面的研究熱點。

HMI系統(tǒng)像屏幕或者移動應用程序一樣，需要人類輸入可讀的信息。而集成式電源執(zhí)行器、傳感器、數(shù)據(jù)集成設備和傳輸設備都需要實現(xiàn)小型化、集成化和智能化。

HMI通過將發(fā)電設備與傳感和通信設備相結合，解決了移動有限和維護成本高等障礙。其中一種納米發(fā)電機能夠探測壓力，而另一種納米發(fā)電機可以檢測血壓、脈搏、心率和呼吸。

此前的研究還提出用機械觸發(fā)能量為電子設備供電的摩擦電納米發(fā)電機（TENG），利用人類手指控制基于TENG的觸覺傳感器陣列。TENG還可用于監(jiān)測生理數(shù)據(jù)和識別物體形式，還可用于電動汽車控制以及測量角度速度和位移情況。

對基于TENG的HMI系統(tǒng)進行研究還將對日常生產帶來重大影響，例如遠程醫(yī)療、溫度、濕度監(jiān)測和監(jiān)測假肢上的壓力傳感器。基于TENG的HMI需要實時收集的數(shù)據(jù)、實時探測和傳輸數(shù)據(jù)。為了激活或命令下級電子設備，需要識別傳感器觀察到的電子信號（壓力和電流）。合適的TENG需要經過優(yōu)化的材料、設備、信號處理和分析。

研究人員發(fā)現(xiàn)，暴露在光下30分鐘，靜電可紡織出兩種可穿戴復合納米纖維，即制冷纖維（PAN/CB）和取暖纖維（PAN/CB）。當采用熱電來維持電力供應，可達到高壓，成功地將納米材料與新一代開發(fā)用的能量收集裝置結合在一起。此外，T-TENG第一次被用于操作國際莫爾斯電碼，這在某些情況下是一種關鍵的通信形式。

T-TENG可與機器學習技術一起使用，成為一個自供電的發(fā)射裝置，實現(xiàn)高探測性能。考慮到T-TENG具備靈活性、自供電靈敏性。吸濕性以及更好的挑選性能，T-TENG在未來的HMI、健身手環(huán)、軟機器人等應用領域具有巨大潛力。

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