科技時代來臨，幾乎人人身上都帶有電子設備，包括智慧型手機、手錶、平板等，也因此，電力成為生活中不可或缺的一環。
面對日益增加的電力使用需求，加州大學聖地牙哥分校的開發人員近期研發出一款「手指發電器」，收集人類指尖分泌出的汗水，轉化為電力。最特別的是，不管配戴者是站著發呆、還是躺著睡覺，只要手指戴著這款裝置，它就能蒐集電力！
指尖「全年無休」在出汗，發電簡單好上手
研發人員是在國際著名科學期刊《焦耳》（Joule）上發表此篇論文，而共同第一作者陸寅（音譯，Lu Yin）則是該校的奈米工程博士生。他並分享這項發明的目標：要讓可穿戴裝置變得更實用、方便、容易取得。
科學網站The Science Times引用學術期刊《能源與環境科學》（Energy and Environmental Science）描述，大多可穿戴裝置，需仰賴配戴者進行激烈運動，或是有極大的陽光、溫度變化等外在因素，才有辦法產生能量。陸寅補充：「這次的發明可說是首創，因為穿戴者根本不需要移動，不受時間、地點束縛！」
那為何選擇使用指尖發電呢？原來，研發團隊發現，其實指尖可說是24小時營運、全年無休的「汗水工廠」。這是人體最容易出汗的部位之一，每個指尖都擠滿了超過1000個汗腺，可以分泌比其他部位還多100至1000倍的汗水！
共同第一作者陸寅解釋：「由於其他部位通風不良，才讓我們感覺這些地方流了更多汗。但，指尖卻總是暴露在空氣之中，因此汗一出，就蒸發掉了。」而這次，他們「把握」住指尖的汗水，蒐集、將其轉化成能量，連配戴者睡覺、發呆的時間都不放過。
此外，研發團隊也指出，指尖輕輕按壓同樣能產生電能。因此，不需任何外力影響，打字、發送貼文、彈鋼琴，甚至敲打摩斯密碼，都能發電！
像OK繃一樣小，潛力卻很可觀
「手指充電器」如何運作呢？事實上，這款發電裝置長的就像OK繃，可以直接包覆指尖，細小而靈活。它由生物燃料電池（biofuel cells）組成，再裝入小型軟墊之中，可黏在指尖上。裝有酶（enzyme）的電極吸收汗水之後，會進行化學反應，分解汗水當中的乳酸（lactate），因此產生電能。
加州大學聖地牙哥分校穿戴感應器中心（Center for Wearable Sensors）的主任Joseph Wang也是研究團隊的一員。他表示，除了簡單好上手的優點之外，這個技術還展現了最大的能源投資報酬率（Energy Return on Investment, EROI）。「跑步、騎腳踏車時，會投入數百焦耳（J）的能量，只為了讓裝置產生幾豪焦耳（mJ）的電能。也就是說，能源投資報酬非常低；相較之下，這款手指裝置根本不需花上任何力氣。就算是指尖輕輕按壓，也只需投入一半（50％）豪焦耳的能量。」陸寅如是補充。
目前最新實驗發現，受試者戴著它睡了10個小時後，能產生大約400毫焦耳（mJ）的能量，足以讓電子手錶運作24小時。而這僅僅是一個指尖的力量，若10根手指頭全都用上，就能產生10倍以上的能量。此外，受試者在1小時內，若以正常速度打字、按壓滑鼠，手指發電器也可以產生約30毫焦耳的能量。
陸寅表示，他們的目標是要讓這款發電裝置發揚光大，造福所有人。他說：「這不僅僅是一個很酷、但只能用來產生微小電能的發明。我們要用它來驅動更大型的感應器、顯示看板，或更先進的手機、電腦等電子裝置。」目前，團隊發現，每10秒按壓手指發電器10次，或是戴著2分鐘，就能讓低功耗的屏幕正常運作。
為了達到這個目標，該團隊也正朝向高效率、持久耐用的方向前進，將來也計畫結合其他能量擷取器（能量收集器，energy harvester），創造發電動能更高的可穿戴式裝置。（延伸閱讀：商周ESG與永續者同行）
參考來源：Joule、The Science Times、New Scientist、UC San Diego News Center
核稿編輯：林易萱
