加州大学洛杉矶分校Samueli工程学院的一个生物工程师团队发明了一种新型的柔软和灵活的自供电生物电子装置。该技术将人体运动--从弯曲肘部到细微的运动，如一个人手腕上的脉搏--转化为电能，可用于为可穿戴和植入式诊断传感器供电。

研究人员发现，磁弹性效应，即当微小的磁铁被机械压力不断推到一起和拉开时，材料被磁化的程度发生变化，可以存在于一个柔软和灵活的系统中，而不仅仅是一个刚性的系统。为了证明他们的概念，该团队使用分散在纸质薄硅胶基质中的微型磁铁来产生一个磁场，该磁场随着基质的起伏而改变强度。随着磁场强度的变化，会产生电流。

《自然材料》杂志今天发表了一份研究报告，详细介绍了这一发现、这一突破背后的理论模型和演示。

"我们的发现为实用的能源、传感和治疗技术开辟了一条新的途径，这些技术以人的身体为中心，可以连接到物联网，这项技术的独特之处在于，当设备压在人体皮肤上时，它允许人们舒适地伸展和移动，而且由于它依靠的是磁力而不是电力，湿度和我们自己的汗水不会影响其有效性。"研究负责人、加州大学洛杉矶分校塞缪里分校的生物工程助理教授陈俊说。

陈和他的团队建造了一个小型、灵活的磁弹性发电机（大约是美国25分硬币的大小），由铂催化的硅酮聚合物基体和钕铁硼纳米磁体组成。然后他们用一条柔软、有弹性的硅胶带把它贴在受试者的肘部。他们观察到的磁弹性效应比使用刚性金属合金的类似尺寸的装置大四倍。因此，该装置产生的电流为每平方厘米4.27毫安培，比下一个最好的可比技术好1万倍。

事实上，这种灵活的磁弹性发电机非常敏感，它可以将人类的脉搏波转化为电信号，并作为一个自供电的防水心率监测器。所产生的电力也可用于可持续地为其他可穿戴设备供电，如汗液传感器或温度计。

一直以来，人们都在努力制造可穿戴式发电机，从人体运动中获取能量，为传感器和其他设备供电，但缺乏实用性阻碍了这种进展。例如，具有磁弹性效应的刚性金属合金不能充分弯曲以压迫皮肤并产生有意义的功率水平以实现可行的应用。

其他依靠静电的设备往往不能产生足够的能量。它们的性能在潮湿的条件下，或当皮肤上有汗水时也会受到影响。一些人曾试图将这些设备封装起来，以防止水的进入，但这降低了它们的效率。然而，加州大学洛杉矶分校团队的新型可穿戴磁弹性发电机，即使在被人工汗液浸泡一周后，仍测试良好。

加州大学洛杉矶分校技术发展小组已经为该技术申请了专利。