電子設(shè)備越來越多地融入服裝并連接在一起。從環(huán)境中獲取能量正被用于為設(shè)備，鏈路供電，甚至提供一些時尚元素。

能量收集的一個令人興奮的發(fā)展領(lǐng)域是可穿戴技術(shù)。由于功能或時尚原因，越來越多的電子產(chǎn)品被整合到服裝中。例如，音樂播放器正在被整合到外套中，時裝設(shè)計師正在使用電子發(fā)光和LED顯示器，通常與音樂相關(guān)聯(lián)，以創(chuàng)造活躍的服裝。

其中大部分需要動力，能夠利用振動，熱能或太陽能直接為顯示器和無線鏈路供電或為輕薄的鋰聚合物電池充電，為該技術(shù)提供了關(guān)鍵的一步。沒有人愿意將襯衫插入主電源進(jìn)行充電，并且從環(huán)境中提供電力可以顯著延長充電周期。

這也需要在一些能量收集技術(shù)方面向前邁進(jìn)一步，尤其是太陽能電池。雖然這種電池的效率已經(jīng)提高，因此它們可以從室內(nèi)照明產(chǎn)生有用的電力，但玻璃或晶體硅基器件可能很重。然而，新一代無定形柔性電池越來越受歡迎，可以整合到服裝中供電。

澳大利亞國立大學(xué)的研究人員就是這樣一個例子，他們開發(fā)了一種薄的柔性太陽能電池板。銀細(xì)胞。該技術(shù)已經(jīng)開發(fā)用于軍事用途，作為可穿戴太陽能電池板為設(shè)備供電，并為更加堅固而靈活的電池創(chuàng)造了一個步驟。

帶有集成電子設(shè)備的洗衣服也被視為一個主要缺點。 Seibersdorf實驗室和奧地利技術(shù)學(xué)院（AIT）的研究人員取得了一項突破，他們設(shè)法將標(biāo)準(zhǔn)NFC無線電標(biāo)簽和天線編織成服裝，以便可以清洗。

天線在制造時集成到織物中，手動添加NFC芯片。該方法以這樣的方式進(jìn)行管理，使衣物能夠在60℃下洗滌，旋轉(zhuǎn)干燥，甚至用傳統(tǒng)的電熨斗熨燙，所有這些都不會損壞標(biāo)簽。這使得具有NFC功能的洗衣機(jī)可以直接從衣服中獲取特定洗滌程序的數(shù)據(jù)。

可穿戴電子產(chǎn)品的發(fā)展也為基礎(chǔ)技術(shù)創(chuàng)造了新的方法。美國國家航空航天局的太空研究人員用銅制造了一個開關(guān)存儲器，可以編織并直接集成到服裝結(jié)構(gòu)中。

圖1：NASA的可穿戴電子產(chǎn)品的存儲器陣列。

從銅線開始，銅，氧化銅和鉑的夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)建在交叉開關(guān)架構(gòu)中并鈍化以創(chuàng)建電阻存儲器結(jié)構(gòu)。這種雙端子橫桿陣列可以容易地嵌入到材料中，因為紡織品由正交纖維網(wǎng)絡(luò)組成，并且交叉點接觸固有地形成在每個交叉點處，類似于橫桿存儲器結(jié)構(gòu)。雖然介電層通常是絕緣體，但金屬氧化物可以根據(jù)施加的電壓處于絕緣或?qū)щ姞顟B(tài)，從而提供記憶功能。

韓國的研究人員也在使用電阻式存儲器，或者“憶阻器”，開發(fā)靈活的存儲設(shè)備，可以在沒有恒定功率的情況下存儲數(shù)據(jù)，并可用于可穿戴設(shè)備，特別是用于醫(yī)療監(jiān)控和治療。

韓國高等科學(xué)技術(shù)研究院（KAIST）的研究人員已經(jīng)制成了無定形二氧化鈦的憶阻器，頂部和底部都有鋁電極和柔性晶體管。

所有這些技術(shù)都將增加對服裝電力的需求，這可以通過以下方式實現(xiàn)。方法。

壓電振動傳感器可用于捕獲振動能量。這尤其與鞋類，特別是訓(xùn)練鞋有關(guān)，其中恒定運動產(chǎn)生電流以為無線鏈路供電。這已經(jīng)在耐克公司的“智能”鞋中實現(xiàn)，為無線連接提供了支持，可以將手機(jī)或可穿戴終端連接起來。這用于提供諸如足跡數(shù)或平均速度等數(shù)據(jù)。

比利時IMEC的研究人員開發(fā)了一種微機(jī)械設(shè)計，也可用于從運動中產(chǎn)生動力。他們的MEMS能量采集器是一個懸臂，在金屬電極之間有一層壓電氮化鋁層。這形成了一個電容器，當(dāng)懸臂桿振動時會產(chǎn)生電荷，從而產(chǎn)生電能。然后可以收獲電容器兩端的電壓以驅(qū)動無線電路。由于這可以在標(biāo)準(zhǔn)的6英寸CMOS晶圓上構(gòu)建，因此這些微型器件有可能與無線收發(fā)器一起集成，直接供電或分布在服裝周圍。

可以在周圍使用熱傳感器。身體從溫差發(fā)電。使用珀耳帖效應(yīng)的裝置從衣服內(nèi)部和外部之間的溫度梯度產(chǎn)生電流。這可以用來直接給電池供電或直接為無線鏈路供電。

荷蘭埃因霍溫霍爾斯特中心的研究人員已經(jīng)將熱電發(fā)電機(jī)（TEG）集成到一件襯衫中。 。 TEG在22°C時坐在辦公室時的平均功率為1 mW，在走動時則為2 mW。這可以為可穿戴電子設(shè)備提供電力，例如目前需要大約0.4 mW的健康監(jiān)測設(shè)備，甚至可能會下降。

圖2：將一排熱電堆整合到襯衫中，將身體的熱量轉(zhuǎn)化為能量。

TEG連接十六個一級熱電堆，每個熱電堆夾在3厘米的熱板和冷板之間。將冷板粘在碳織物上，該碳織物縫在襯衫的內(nèi)側(cè)以帶走熱量并提供溫差。這種雙層結(jié)構(gòu)使襯衫舒適，意味著可以清洗和熨燙。

Cymbet的CBC-EVAL-09熱評估板提供了一個Peltier效果設(shè)備來驅(qū)動無線鏈路，集成了DC -DC轉(zhuǎn)換器需要提供電源。同樣，EnOcean的EDK312C評估套件也使用熱能為無線鏈路供電。

太陽能電池是可穿戴電子產(chǎn)品的主要供電供應(yīng)商。 EnOcean的ECS300太陽能電池也可與評估套件一起用作替代電源。較小的ECS 300適用于單向傳感器應(yīng)用，而ECS 310則設(shè)計用于使用EnOcean的Smart Ack技術(shù)的雙向應(yīng)用。

< p>圖3：EnOcean的EH300太陽能電池。

太陽能電池技術(shù)已經(jīng)建立，并且通過柔性基板，它們現(xiàn)在可以集成到外部服裝（如外套）的設(shè)計中。電池的效率也提高了，因此它們可以從室內(nèi)和室內(nèi)照明產(chǎn)生電力，從而提高其使用率。雖然它們可以直接用于為設(shè)備供電，但更常見的途徑是涓流充電鋰離子電池，這些電池很輕，也可以集成到衣服中。這為顯示器和音樂播放器提供了動力，為LED和電致發(fā)光顯示器提供了電源。

IXYS提供IXOLAR SolarMD，用于為各種電池供電和手持式消費產(chǎn)品充電，如手機(jī)，相機(jī)， PDA，MP3播放器和玩具。它們還適用于工業(yè)應(yīng)用，如無線傳感器，便攜式儀表，以及為備用電池充電。

SolarMD的電池效率通常為22％，即使在“低溫”下也能延長運行時間。輕便的“條件，延長電池壽命和小占地面積的運行時間，可輕松適應(yīng)便攜式產(chǎn)品的設(shè)計。該設(shè)計允許靈活地串聯(lián)和/或并聯(lián)連接SolarMD，以滿足特定的功率要求。

Clare為設(shè)計人員提供了不同的方法。 CPC1822不是陣列，而是具有開關(guān)電路的單片光伏太陽能電池串。當(dāng)在陽光或明亮的人造光環(huán)境中操作時，光能將激活單元陣列并在輸出處產(chǎn)生電壓。太陽能電池能夠產(chǎn)生足以驅(qū)動和供電CMOS IC，邏輯門或為電池提供涓流充電的浮動電源電壓和電流。

圖4：Clare的光伏電池。

Sanyo Energy一直處于開發(fā)太陽能電池的最前沿，其重點是采用Amorton技術(shù)的柔性電池。

與晶體硅不同非晶硅具有不規(guī)則的原子排列，允許更多的光被吸收，使得電池對于給定的功率輸出更薄。這意味著可以生產(chǎn)小于1μm的超薄非晶硅膜并用于發(fā)電。通過使用塑料基板，這種薄膜可以制成柔性，用于可穿戴系統(tǒng)中的能量收集。

圖5：三洋的Amorton太陽能電池薄膜。

Amorton是一種集成的非晶硅太陽能電池，它使用硅烷（SiH4）作為其源氣體，并使用等離子體氣相沉積工藝制造。在玻璃基板上連續(xù)形成三個非晶硅層--p層，i層和n層。該p-i-n結(jié)對應(yīng)于晶體硅太陽能電池的p/n結(jié)，產(chǎn)生了一系列結(jié)，允許獲得各種功率輸出的任何所需電壓。然后可以將柔性薄膜縫制成夾克，為設(shè)備提供動力。

人們越來越關(guān)注將各種電子功能集成到服裝中，使服裝堅固耐用。從通信到處理甚至是時尚顯示器，電子設(shè)備為設(shè)計人員提供了更多的創(chuàng)新機(jī)會。

電源是這項創(chuàng)新的關(guān)鍵要素，能量收集技術(shù)使設(shè)計人員能夠克服集成此類設(shè)備的一些挑戰(zhàn)穿上衣服。雖然電池具有很強(qiáng)的作用，但從充電和用戶的角度來看，從環(huán)境中獲取能量可使衣物更加實用和持久。