為什麼沒人想到用體動能或光動能技術給智能手錶供電？

01-12

很多人都認為智能手錶的軟肋在於電池的續航力。但是精工早就推出了依靠手腕活動，將動能轉化為電能的「體動能（KINETIC）」，也有光動能（Eco-Drive）技術，這些方式能不能用在智能手錶上呢？

這個學術分類是energy harvesting，我讀書的時候做過和kinetic energy harvesting相關的研究。這個門類裡邊最大的瓶頸其實是和model frequency（結構模態頻率）相關的。

舉一個實例來說說，壓電材料（比如pzt, pvdf等）是非常好的energy harvesting材料，可以把振動，變形等轉化為電勢差進而變為能量進行存儲。但是，但是外界的振動頻率是非常低的，比如人的運動一般振動頻率在幾個赫茲到十幾個赫茲之間，車船的行駛振動在幾十赫茲，大型結構比如樓宇橋樑則一般低於十赫茲。而我們能夠製作出來隨身攜帶的能量轉化結構要求尺寸都比較小，比較小的結構在剛度有保證的時候結構自然頻率都會比較高，一般都是百來赫茲幾百赫茲上千赫茲這個級別。我們高中物理學過共振和強迫振動，要想把一個結構激勵起來，必須激勵的頻率和結構自然的頻率比較接近（非常接近的時候就發生共振了），如果相差太大就等於給輸入信號施加了一個巨大無比的高通濾波，把真正能量聚集的低頻全部丟掉了......

換人話重說一遍：智能手錶里的動能採集機構尺寸小、自然頻率很高，走路甩手顛簸的激勵頻率很低，導致了這兩個能量相互轉化的效率很低。走一天路也給手錶充不上電。精工體動能效率也很低，但是他的手錶能耗比現有智能設備低太多了，所以勉強能扛住。

早有人想到了，不過他們想得更遠——那點電力不夠用的。

石英錶一粒小小的紐扣電池能堅持三年以上，而手機一塊幾千毫安時的鋰電池也就一天一充，你覺得這兩個電力消耗是一個數量級嗎？

現有技術支撐不了耗電量

目前的技術和材料提供的能量轉換還滿足不了應用需求，你總不能隨身帶著巴掌大小的動能-電能轉換器不停走8個小時，或背著個A4紙大小的太陽能-電量轉換板在太陽下曬8個小時吧？