Noem het het elektrische T-shirt. Of, zoals de onderzoekers van de University of California San Diego het hebben genoemd, het 'draagbare microgrid'.

Wat de bijnaam ook is, het shirt met lange mouwen, ontworpen door de brainiacs van de Jacobs School of Engineering, kan energie oogsten en opslaan terwijl de drager beweegt of traint. De nano-ingenieurs van de school verwachten dat het prototype op een dag zo verfijnd zal zijn dat elektronische apparaten zoals mobiele telefoons niet meer op het elektriciteitsnet hoeven te vertrouwen voor stroom, maar kunnen werken op de kledingstukken die mensen elke dag dragen.

En, misschien, stroom opwekken die letterlijk binnen handbereik is.

"Wat we uiteindelijk willen bereiken, is een systeem hebben waarbij je niet meer hoeft na te denken over opladen", zegt Lu Yin, een nanoengineering Ph.D. student die nauw heeft samengewerkt met Joseph Wang, directeur van het Center for Wearable Sensors aan de UC San Diego.

Het shirt verzamelt, of oogst, energie van het menselijk lichaam die kan worden opgeslagen en vervolgens kan worden gebruikt om kleine elektronica van stroom te voorzien, zoals een lcd-polshorloge.

Biobrandstofcellen die worden aangedreven door het zweet dat door de drager wordt geproduceerd, bevinden zich in het shirt op de borst. Op de onderarmen en romp van het shirt oogsten tribo-elektrische generatoren energie terwijl de gebruiker loopt of jogt. Tegelijkertijd slaan supercondensatoren op de borst van het shirt tijdelijk de energie op en ontladen deze vervolgens om apparaten van stroom te voorzien.

Het klinkt alsof het prototype omvangrijk en onhandig zou zijn om te dragen, maar het is lichtgewicht, flexibel en wordt niet beïnvloed door buigen, vouwen of kreuken. Het shirt kan in water worden gewassen, zolang er geen wasmiddel wordt gebruikt.

De energie die wordt opgewekt door het zwaaien van de armen van de gebruiker tijdens het hardlopen of lopen, werkt volgens hetzelfde principe als statische elektriciteit.

"Het is zeer energiezuinig en zeer geschikt voor deze energiezuinige, energiezuinige toepassingen," zei Yin, eraan toevoegend dat het ontwerp van het shirt uniek is in termen van functionaliteiten.

Het idee voor het shirt is geïnspireerd op microgrids die onafhankelijk van het elektriciteitsnet kunnen werken.

Draagbare en draagbare elektronica, zoals smartwatches, zijn in populariteit toegenomen. Gecombineerd met de bijna universele acceptatie van personal computers, iPhones en andere apparaten, is er een gezamenlijke inspanning om alternatieve energiebronnen te vinden om ze allemaal te laten werken.

Self-powered technologie voorziet in apparaten die zelfstandig kunnen werken, zonder afhankelijk te zijn van een externe energievoorziening. Een dergelijke overgang zou de behoefte aan het ontelbare aantal batterijen dat momenteel onze gadgets van stroom voorzien, verminderen, om nog maar te zwijgen van de impact die een dergelijke aanpassing zou hebben op het mogelijk verminderen van de energievraag op een steeds meer belast elektrisch systeem.

"Ik denk dat vooral (onderzoek en ontwikkeling) nog steeds ligt bij het perfectioneren van het deel van het oogsten van energie," zei Yin. "Wat we hebben gedemonstreerd, is het oogsten van energie tot een paar honderd microwatt. We willen dat dit wordt verhoogd, misschien wel vertienvoudigd, en we komen er wel."

De sleutel zal het opschalen van de technologie zijn. Het UC San Diego-shirt is nog niet krachtig genoeg voor bijvoorbeeld een mobiele telefoon.

Maar Yin ziet het shirt als een manier om "smart sensing" te bieden om zaken als de hartslag en zuurstofniveaus van de drager te controleren. "We werken ook aan draagbare bloeddrukmonitoring", zei hij.

Particuliere bedrijven in de activewear-sector hebben interesse getoond in het onderzoek van UC San Diego. Yin ziet nog een praktische toepassing voor het shirt:het genereert luminescentie voor joggers die 's nachts rennen.

"We zijn erg optimistisch over de hele trend van draagbare elektronica, met name de integratie van deze energieopslagapparaten met energieoogsters", zei Yin. "We zien een routekaart voor toekomstige ontwikkeling."

In gerelateerd onderzoek hebben ingenieurs van UC San Diego een dunne, flexibele strip ontwikkeld die als een pleister om de vingertop kan worden gewikkeld. Het draagbare apparaat kan kleine hoeveelheden elektriciteit opwekken wanneer de vinger van een persoon zweet of wanneer er op de vinger wordt gedrukt.

Aangeprezen als de eerste in zijn soort, is het apparaat ongeveer 1 centimeter in het vierkant, of minder dan een halve inch. Een vulling van koolstofschuimelektroden absorbeert zweet en zet het om in elektrische energie.

Je zou niet denken dat je vinger veel transpireert, maar "wat we ontdekten is dat op de vingertop de zweetsnelheid veel hoger is in vergelijking met andere delen van het lichaam", zei Yin. "Daarom hebben we zoveel groeven in de vinger, omdat die honderden zweetklieren langs elke groef bevat."

Elektroden uitgerust met enzymen veroorzaken chemische reacties tussen lactaat- en zuurstofmoleculen in zweet om elektriciteit op te wekken. Terwijl de drager zweet op de strip, wordt elektrische energie opgeslagen in een kleine condensator en kan deze indien nodig naar apparaten worden afgevoerd.

"Het vermogen dat we genereren is in het beste geval misschien honderden microwatt per vinger," zei Yin. "Het is nog steeds een eindje verwijderd van het voeden van een mobiele telefoon."

De UC San Diego-onderzoekers lieten een proefpersoon het apparaat op één vingertop dragen tijdens het uitvoeren van sedentaire activiteiten. Na 10 uur slaap verzamelde het apparaat bijna 400 millijoule aan energie - genoeg om een ​​elektronisch polshorloge 24 uur van stroom te voorzien. Een uur typen en klikken op een muis zorgde ervoor dat het apparaat bijna 30 millijoule verzamelde.

Hoewel het vingertopapparaat en het 'elektrische T-shirt' twee verschillende onderzoeken vertegenwoordigen, beschouwen nano-ingenieurs van UC San Diego hun onderzoek naar wearables als een geïntegreerde inspanning.

"We zijn absoluut op weg naar de volgende generatie elektronica", zei Yin. "We stellen ons voor dat het flexibeler is, meer aanpasbaar aan het menselijk lichaam, duurzamer en uiteindelijk zelfvoorzienend. Dat is het uiteindelijke doel dat we willen bereiken."