多年来，我们的电子设备越来越小，速度越来越快，但这一趋势不能持续下去，除非我们解决一个大障碍：电池。

南加州大学（University of Southern California）电气工程教授迪娜•艾尔•达马克（dinael-Damak）表示，电池是任何电子系统的瓶颈。一台设备只能和它的电源一样好，对更大功率和更快计算速度的追求已经导致了像三星Galaxy 7爆炸这样的危险情况。一种解决方案是**自供电设备，通过运动和身体热量等来源发电，而不需要内部电池。

尽管离我们与iPhone充电器分道扬镳还有一段时间，但全国各地的科学家正在朝着这个目标努力，公司也在努力。

为什么是自供电设备？

对我们大多数人来说，自供电设备意味着永远不会给**或Fitbit充电。但大多数研究人员关注的关键应用是健康，尤其是心脏起搏器等植入式医疗设备。”如果设备依赖电池，更换电池需要手术，因此为医疗设备提供手术是一个巨大的优势，可以真正影响人们的生活，”El Damak说。

这也有助于大脑植入，比如埃隆·马斯克的公司Neuralink希望**的那种。目前，大多数大脑植入物的寿命不到5年，而一个持久的植入物需要有持久的电池。

从体温中获取能量

自供电设备有多种工作方式。一种是压电能，当你对某些材料施加压力时会产生压电能。另一种在公众想象中更为常见的方法是收获运动。不过，虽然运动似乎很明显，但拥有一个只有在运动时才能工作的装置是不现实的。因此，对许多研究人员来说，最好的能源来源是身体热量，或热电发电。

热电发电之所以有效，是因为我们的身体几乎总是与外界空气的温度不同。北卡罗来纳州立大学的电气工程师Daryoosh Vashaee说，热电发电机利用温差来发电。去年，他的团队**了一个小型设备，可以做到这一点。它是一种金属片，可以嵌入衬衫或戴在袖标上(他们在《应用能源》杂志上发表了一篇论文。）

“体温的明显优点是你不需要做任何事情来产生能量，”Vashaee说。但挑战在于，你一次只能收获很少的能量。”这些设备基本上只依赖于几度的温差，有时只有一度或更低，”他说，“因此，当设计成使用少量热量来产生有用的电力时，这些设备必须非常有效。”

他的发电机只能产生微瓦的电能，而这种电能根本无法为**供电，而且对几乎任何设备来说都太小了。当然，**高效的收割机是可能的，它可以收集大量的能量，但是那样的话，收割机就会变成大而笨重的东西，没有人愿意穿，瓦沙补充道。

低功耗电子设备

因此，有工程师站在另一边，试图**能量非常小的电子设备。埃尔达马克说，最大的问题之一是电池“泄漏”。如果你把电池放在架子上不使用，它会失去一些自己储存的能量，因此有很多研究如何避免这种情况。

北卡罗莱纳州立大学主办了一个研究联盟——先进的集成传感器和技术自供电系统中心（ASSIST）——致力于**低功耗、无电池的医疗电子产品。这个研究小组是由国家科学基金会资助的，已经为健康追踪建立了一个原型，助理主任VeenaMisra说。这个身体热量驱动装置由一个大的橙色腕带和胸部的一个贴片组成。腕带可以监测湿度、温度，甚至空气中的有机化合物等指标。这个贴片跟踪心率、运动和呼吸频率。

通过摩擦获取电能

摩擦也能产生电：想想当你把两块布摩擦在一起时产生的静电。这就是所谓的摩擦电效应。一组科学家利用运动和摩擦电效应创造了一种有弹性的、自供电的可穿戴设备。只需一只手轻敲，它每平方米就能产生几瓦的电能，足以暂时打开一些小电灯。

摩擦电效应是普遍存在的，这意味着任何两种材料在技术上都可以产生这种效应，但某些聚合物可以做到最好。”材料的选择是巨大的，如纸张，丝绸，纤维，木材，金属表面，有机材料，”王说。因此，与其他方法相比，有更多的选择，他补充道，它可以产生比使用体温更多的能量。

灵活性是这里的关键创新之一。”当材料具有灵活性时，就可以模拟人类皮肤来实现机器界面，”该研究的合著者、乔治亚理工学院纳米科学研究小组组长王钟林说。他的弹性耐磨材料可以用于身体传感器，也可以用于任何涉及织物的东西。想象一下，有一个安全系统，使用传感器嵌入地毯或窗帘，他说。

要多久才能拿到？

ASSIST的王和米斯拉都与行业合作伙伴合作，试图将这项技术推向市场。王说，他认为他的设备要上市还需要三年时间。

在此之前，还有Matrix手表，它利用人体热量，9月份开始出货。去年底，我与创始人阿克拉姆·布凯（Akram Boukai）和道格拉斯·萨姆（Douglas Tham）举行了一次演示会。这只黑色的圆脸表很大，但并不可笑，而且相当漂亮。现场演示让人印象深刻，布凯甚至用冰箱里的冰来打开手表(因为手表利用了体温并利用了温度的差异，所以它对冰冷的冰做出了反应。）然而，当我被送去演示一个早期的原型时，智能手表出现了故障，根本无法工作。

因此，我们将被拴在充电器上一段时间，但在弹性皮肤和生物监测腕带之间，自动供电设备可能并没有我们想象的那么远。