服装设备
柔性超级电容器技术将如何改变可穿戴设备行业

去年单位出货量达到近50亿,同比市场增长28.4%可穿戴技术领域具有巨大潜力。

在5G技术的兴起(开启连接设备新时代)的推动下,市场已经成熟,从智能手表和随身相机等消费品到外骨骼和智能眼镜等工作场所产品,可用于在偏远地区执行工业检查和维修任务,在医疗专业人员之间传输健康数据。

可穿戴技术行业正迅速成为现代社会的主要支柱——过去18个月的事件进一步放大。在COVID-19大流行的推动下,人们对健康监测和远程工作的兴趣日益增加,预计今年将进一步推动这一增长,估计全球支出为亿美元,比年增长18.1%。尽管数据显示该行业将继续存在,但必须克服困难才能发挥其潜力。

可穿戴技术的挑战

虽然允许可穿戴设备作为物联网(IoT)组件进入这个新时代的无线技术正在以极快的速度发展,但存在阻碍可穿戴技术发展的关键挑战。

第一个挑战是围绕电子元件设计舒适性和耐磨性的产品,这些产品从未考虑到该应用。就其本质而言,可穿戴技术应该很小,并与现有服装或制服形成无缝的一部分。如果它太笨重或侵入性太大,则该技术可能会破坏它旨在协助的任务。以前从未需要以这种方式构建电子设备。因此,设计通常包括坚固且不灵活的组件。

可穿戴设备的设计在很大程度上受到其内部电子组件可以定位和成型的程度的限制。除了设计问题,可穿戴技术的另一个挑战是功耗。物联网可穿戴设备依靠短时间的峰值功率来收集和传输数据。标准纽扣电池可能无法提供所需的功率水平来促进这些峰值。

工作场所可穿戴设备需要执行的任务意味着它们无法像消费者可穿戴设备那样有效供电。虽然像AppleWatch这样的东西会有相当一致的功耗,但工作场所可穿戴设备将有更多的无线更新,这些更新将发送数据ping。这会显着消耗内部电源资源。

智能眼镜等工作场所可穿戴设备与Fitbits等消费产品的功耗特性不同。

这在工业环境中的后果可能很严重。一项重要的可穿戴技术在无法轻松充电或更换电池的远程检查或操作过程中失去功能,可能会对安全性和成本产生影响。

解决问题

可穿戴领域已经转向超越传统电池的替代发电方式来解决电力问题。这包括诸如微磁电、热电、压电和光电收集方法等技术。

虽然太阳能被认为是一种可行的替代能源,但这种技术将依赖太阳能的可穿戴设备的使用限制在阳光充足的地方——更不用说必须穿戴可穿戴设备以免被设备覆盖或制服。这对日常使用造成了实际限制。

一种可行的解决方案是结合这些收集方法,但产生的任何能量仍然必须存储在某个地方。

超级电容器作为解决方案

可穿戴领域的游戏规则改变者是超级电容器。通常被称为超级电容器,它们像电池一样储存能量,但具有显着和优越的差异。超级电容器不是以化学方式储存能量,而是通过电荷分离来储存能量,并以短暂但强烈的爆发方式释放能量,而不是在较长时间内释放少量能量。这使得超级电容器更适合维持物联网功能所需的能量爆发。

至关重要的是,超级电容器还可以比传统电池更快地充电和放电,并且可以在其使用寿命期间承受更多的充电/放电循环。

超级电容器的挑战

虽然超级电容器在存储和放电功率方面比电池具有显着优势,但它们也存在可能影响其在可穿戴技术中的可用性的缺点。由于它们的结构,它们又硬又脆,限制了它们可以成型的形式。如前所述,设计可穿戴设备的挑战之一是使它们在现有制服和设备中灵活、舒适和可穿戴的实用性——因此,一种不灵活且易碎的超级电容器将无法简化克服这一问题所需的设计和构造挑战。

较为理想的柔性超级电容器解决方案

理想的场景是构建一个具有电力存储和使用的所有技术优势但又足够灵活以构建到可穿戴技术中的超级电容器。

电缆电容器(CBC)是一种柔性线状超级电容器,具有~3F的额定电容,额定值为1.6V。它是柔性的、呈线状的,可用于可穿戴腰带、项链和眼镜或耳机的安全带,以及产品或系统的布线基础设施本身等其他地方。

灵活的CBC。

这些电容器根据需要快速充电和放电,并且由于其灵活性可以内置到可穿戴技术本身中。这解决了为下一代物联网可穿戴设备供电和具有灵活设计以保持可穿戴设备实用、舒适并保持执行任务能力的双重挑战。除了实际应用之外,在考虑将多个可穿戴设备作为更广泛的物联网生态系统的一部分运行的成本时,还会带来环境和经济效益。

一块电池可能需要大约每2.5年更换一次,因此对于包含个设备的物联网系统,将CBC与能量收集设备配对可以在十年内节省大约15,美元。

结论

可穿戴技术市场正在扩大,并正在成为物联网领域的重要组成部分。但是,尽管消费者和行业都希望采用该技术,但现有电源的局限性以及需要保持灵活性以实现实用的可穿戴设计,这阻碍了它的发展。

新型柔性电缆电容器解决了这两个问题。它通过在启用物联网功能所需的峰值释放能量来解决电源问题。它还克服了设计问题,没有其他超级电容器的硬度和脆性,这使得它们在可穿戴设备的设计和制造过程中的实际应用变得更加困难。由于其独特的功能,CBC可以为支持物联网的可穿戴设备提供动力,同时成为其设计中无缝且不显眼的部分。



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