可穿戴式設備（也稱“穿戴式裝置”）產品正夯，但是電池續航力卻是可穿戴式設備市場成長的一大罩門。如果穿戴者可以隨時隨地為自己的裝置充電，穿戴式設備就不再需要以大顆的電池來延長續航力了！如果摩擦生電奈米發電機的技術，在未來可以達到商業化的標準，一切夢想都可以成真了！

　　根據市場研究機構IDC的報告，在2014年，穿戴式裝置（基本型及智能型）的市場出貨量約1，960萬臺，在2015年，預估出貨量將成長至4，570萬臺，至2019年更上看1.26億臺（圖一），而這五年的年平均復合成長率高達45.1%。

　　圖一、IDC穿戴式裝置預估出貨量

　　如此樂觀的預估，應是基于，在初期，人們對高科技產品的嘗鮮及炫耀心理所建構出的消費行為，以及，以商品實用性甚至是必需品為導向的長期市場需求；而大家都很清楚的是，“實用性”才是穿戴式裝置商品能夠屹立不搖、生生不息的保證。

　　穿戴式裝置的“實用性”指針，除了功能（function）之外，最為重要的就是“續航力”了。以目前最夯的Apple Watch來說，每天晚上都得脫下來充一下電，消費者已經稍嫌麻煩了，若是24小時監測的醫療照護穿戴裝置，也需要每天脫下來充電才能續用，這種東西的實用性已經被大打折扣了。

　　以目前的產品表現來說，電池續航力的確是穿戴式裝置市場成長的一大罩門。

　　要提升穿戴式裝置的續航力，可以從二方面著手，一是設計極低耗電的傳感器、處理器、通訊模塊等組件，以及優化系統的電源管理；二是改良電池技術。

　　相較于半導體組件設計所獲得的改良進展，電池技術則面臨更多的挑戰。現今廠商不僅要研發出續航力超強而且體積又小的電池，最好還能讓電池具備可撓的特性，以搭配各種型態的穿戴式裝置；而在未來，智能型穿戴式裝置的功能勢必更加強大，這也意味著裝置內含的組件將會越來越多，結果就是耗電量將只會增不會減，因此，電池技術就必需要有重大的突破才能未雨綢繆。

　　延長穿戴式裝置的續航力，除了等待新電池技術的支持之外，還可以透過“改變充電的方式”讓使用者“有感”，例如，具備（遠距）無線充電功能的穿戴式裝置，就可以在“不必脫下”的情況下隨時充電，永遠turnon，但前提是需配合無線充電發射器的裝設位置（如圖二）；若是依照“能量采集”（Energy Harvesting）的原理，將穿戴者本身產生的動能（擺動、摩擦）轉換成電能來供電，則可以隨時隨地將電池充飽，而且也沒有充電位置的限制，因此，穿戴式裝置就可以全年無休的為您服務了。

　　圖二、遠距無線充電示意圖

　　雖然能量采集的技術仍在研究階段，但已有令人矚目的突破進展，例如，美國喬治亞理工學院的王中林教授（Prof. Zhong Lin Wang）及其團隊利用“摩擦生電效應”（Triboelectric Effect），以及“靜電感應”（Electrostatic Induction）原理所設計出的摩擦生電奈米發電機（Triboelectric Nanogenerator；TENG）就是很好的例子，該團隊在此研究議題上所獲得的成果，已將單位面積發電密度（Area Power Density）提升到1，200W/m2，能量轉換效率（Energy Conversion Efficiency）也高達50%~80%，所提供的電量甚至可以點亮1，000顆綠光LED組件（如圖三）。

　　圖三、用鞋子撞擊地板上的奈米發電機，產生的電量可以點亮1，000顆LED

　　TENG不但牽涉到電學原理，更包含材料、化學、奈米技術。它的輸出表現可以透過多種方法增強，包括材料選擇、薄膜表面紋理形貌以及奈米化合物結構。

　　可運用的材質除了金屬之外，還有聚酸甲酯（polymethylmethacrylate；PMMA；壓克力）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene；PTFE；鐵氟龍）、聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane；PDMS）、聚酰亞胺薄膜（Kapton thin film）、氧化銦錫（indium tin oxide；ITO）及聚酯（polyester；PET）等等，差別在于，不同的材質會有不同的飽和摩擦電荷密度。

　　“能夠產生大量電荷的輸出取決于摩擦表面的性質。在聚合物薄膜的表面上采用奈米材料的圖案增加了片材的接觸面積，產生的電力可以有上千倍的差異”，所以為了增加接觸面積，薄膜表面通常會設計成密布的鋸齒、顆粒或長刷狀等等。