陈根：滑动式背包，用减负来发电

文/陈根

在徒步旅行或野外救援时，经常需要长距离负重行走，容易产生累积性疲劳。同时，为了延长安全和通信的需要，在日常生活中也需要节省劳动力和生物力学能量。基于这样的需求，科学家们展开了一系列可被商业化的技术开发。

近日，由清华大学的一个团队开发了一款背包，不仅号称可以减轻佩戴者的负担，还可以利用运动来发电。并且，这个实验性的背包与宾夕法尼亚大学研究的HoverGlide模型很相似。

其中，宾夕法尼亚大学HoverGlide背包包含一个主要的载货包，该包由滑轮系统上的蹦极绳悬挂，并安装在使用者背上的框架上。当使用者行走时，背包会沿着框架上下移动，但它的移动速度与使用者完全不一致。这意味着，当佩戴者行走时，背包或多或少地悬停在同一高度，因此他们不需要消耗那么多的能量来随着身体上下移动背包。

此次清华大学的研究团队报告的背包工作方式与HoverGlide大致相同。其主体部分可在导轨上滑动，同时由两根弹性绳悬挂。两个弹性体被整合到背包中，以分离负载和人体的同步运动，从而产生很少或没有额外的加速力。

结果显示，这样的设计通过理论分析和现场试验，该背包可实现载荷的垂直振动降低28.75%，对佩戴者的垂直力降低21.08%。

此外，研究人员还建立了机械能-电能转换效率模型，计算出在正常行走条件下，机械能-电能转换效率为14.02%。所设计的背包具有省力、减震和发电的优点，有望成为小型可穿戴和便携式电子设备、GPS系统和其他自供电保健传感器的电源。

科学家们表示，这样的设置对于运动员、探险家和救援人员来说具有重要意义，这意味着，他们可以走到没有电的偏远地区。

其研究结果已发表在《ACS Nano》杂志上。