上下運動を発電に利用するバッグパックを開発――歩きながら発電できる

中国の清華大学の研究チームは、歩く時の体の動きを利用して発電しつつ、衝撃吸収構造で背中にかかる荷物の負荷を軽減できるバックパックを開発した。長時間の歩行や電子機器の駆動を必要とする、ハイキングや災害現場での救助活動などに適している。研究結果は、2021年2月3日付の『ACS Nano』に掲載されている。

バックパックは両手が自由になることから、荷物の運搬用に日常的に使われているが、重い荷物を背負って歩いたり走ったりすると、背中や首を痛めることがある。

今回研究チームが開発したバックパックは、2本のエラストマーを組み込み、バックパックのフレームから荷物スペースを吊り下げるようにしたことで、人と荷物の動きを切り分け、着用者にかかる力を軽減している。実験と解析から、バックパックは垂直方向の振動を約29％、垂直方向の力を約21％削減できることが分かった。

また、摩擦帯電型ナノ発電機（triboelectric nanogenerator、TENG）を組み込んでいるので、荷物の上下運動を発電に利用できる。歩いている時の発電効率は約14％で、実験ではLEDや蛍光灯など光らせることができた。

エナジーハーベスト、省力化、衝撃吸収という長所を活用し、小型のウェアラブルデバイスやGPSシステム、自己発電型ヘルスケアセンサーなどの電力源としての利用が期待される。

上下運動を発電に利用するバッグパックを開発――歩きながら発電できる