研究人员推出了一种独特的可穿戴设备可以提供个人热控制
想象一下，只需在旅途中改变衣服的温度即可调整衣服以抵御夏季炎热或冬季寒冷。可穿戴热控制设备正是承诺这一点，提供便携式个人热舒适性。不仅如此，这些设备还具有其他应用，例如在虚拟和增强现实中提供温度反馈以及针对热问题提供热疗法等。因此，研究人员一直在深入探索不同类型的可穿戴热设备。特别是，软机器人和液冷服装因其自然贴合人体的能力而脱颖而出。
液体冷却服装已经用于赛车手、外科医生、化疗、多发性硬化症患者和运动员，它们利用嵌入衣服中的管子通过泵循环冷却或加热液体以改变体温。然而，为这些系统提供电力需要笨重且噪音大的设备，这使得它们变得笨重。最近，电流体动力(EHD)泵通过将电荷注入液体并利用电场移动液体来泵送液体，在可穿戴设备中越来越受到关注。EHD 泵安静、重量轻，并且比其他泵提供更高的流量。将 EHD 泵与易于贴合人体的软管相结合，为紧凑、静音的可穿戴热控制设备提供了独特的机会。然而，这些软管可能会因弯曲而堵塞，需要实时流量监测，从而需要额外的设备和电源。
为了解决这个问题，由博士领导的日本研究小组。芝浦工业大学工程科学与力学系的学生 Yu Kuwajima 开发了一种用于服装的创新型袖珍智能电流体动力泵 (PSEP)。“我们的创新设备以其紧凑而时尚的设计，打破了传统可穿戴冷却和加热设备的尺寸和外观限制，同时其监测流量的自感应功能增强了系统可靠性，无需任何额外的设备，”桑岛先生解释道。该团队包括来自东京工业大学的 Yuhei Yamada 和 Shingo Maeda、来自芝浦工业大学的 Naoki Hosoya 以及来自东京大学的 Yasuaki Kakehi。他们的研究于 2023 年 12 月 14 日在线发布，并 于2024 年 1 月 10 日发表在《ACS Applied Materials & Interfaces》杂志第 16 卷第 1 期上。
PSEP 的一项关键创新是 EHD 泵中流量自感知模型。这种自感应模型利用 PSEP 电极之间的电流变化来测量流量。如果任何负载改变流量，通过电极的电流就会改变。然后可以使用电流的变化来测量设备本身内的流速。研究小组通过实验验证了他们的模型，发现结果与他们的理论计算一致。此外，他们的测试表明，PSEP 可以调节温度高达 3 ° C，显着提高个人舒适度。
使用该模型，该团队构建了一个紧凑的 PSEP 设备，可放入普通衬衫口袋中，提供时尚而谨慎的热控制。此外，它还具有直观的智能手机界面，可实现无缝控制和监控。此外，它能够通过自我感应检测并通知用户堵塞，确保高效运行和长寿命。未来，该团队计划将自愈液体和先进材料等技术融入PSEP中，以提高其恢复能力。
“下一代可穿戴技术有潜力超越单纯的小玩意，真正改变我们的生活，”桑岛先生强调了这项研究的重要性。“关键在于实现小型化和先进功能。我们的研究标志着这一激动人心的旅程的开始，为未来铺平了道路，让技术无缝融入我们的日常生活，让生活变得更加丰富和舒适。”
总的来说，这项研究标志着可穿戴设备领域向前迈出了重要一步，并且可以激发创新的个人热控制设备!
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