人体蕴藏着巨大的能量。事实上，一个成年人储存的脂肪能量相当于一个一吨重的电池。这些能量为我们的日常活动提供动力，但如果这些活动反过来又能为我们依赖的电子设备供电呢？今天，世界各地的创新者正寄希望于我们实现这一目标。
运动会产生动能，动能可以转化为电能。过去，将人体动能转化为电力的设备，如手摇收音机、电脑和手电筒，都需要人的完全参与。但一个日益增长的领域正在悄悄地利用我们的能量，而我们甚至没有注意到。
例如，可以考虑一下健身房。你在跑步机上每走一步，每做一个弯举，你都在将多余的卡路里转化为可以驱动发电机并产生电力的运动。一个人锻炼产生的能量可能不多，但 100 个人可以为设施的电力需求做出显著贡献。
这就是俄勒冈州波特兰市 Green Microgym 的理念，那里的固定自行车等器械在锻炼过程中收集能量。蹬踏会转动发电机，产生帮助为建筑物供电的电力。目前，人体能量仅能满足健身房一小部分需求，但随着更多器械的改进，这个数量应该会增加。“通过极高的能源效率，并结合人力、太阳能以及未来的风能，我相信我们能够在今年内实现电力净零排放，”健身房老板亚当·博塞尔说。顺便说一句，他的自行车并不是第一个利用脚踏动力工作的。在世界一些地方，骑自行车的人多年来一直使用一种叫做自行车发电机（bicycle dynamos）的装置为安全灯供电，这种装置使用发电机随着车轮的每一次转动产生交流电。
舞厅也加入了这一行动。在荷兰，鹿特丹的新 Club WATT 拥有一个地板，可以收集舞者脚步产生的能量。这个地板由一家名为 Sustainable Dance Club 的荷兰公司设计，基于压电效应，即某些材料在受到压缩或弯曲时会产生电流。（最常见的例子是打火机，其中锤子在敲击压电晶体时会产生火花。）当顾客跳舞时，地板会压缩不到半英寸。它会与下面的压电材料接触，根据顾客脚部撞击的力度产生 2 到 20 瓦的电力。目前，这仅仅足以点亮地板上的 LED 灯，但未来，新技术有望产生更大的输出。在伦敦，另一家新的环保夜总会 Surya，也为其舞池采用了同样的原理，其所有者希望有一天能够产生俱乐部 60% 的电力。
小工具供电
除了依靠人体供电的健身房和舞厅，还有一些想法正在酝酿中，旨在为更普通、更有用的物品供电。研究人员正在开发在无法使用传统能源的情况下为手机、MP3 播放器和笔记本电脑等小型移动设备供电的方法。
英属哥伦比亚西蒙·弗雷泽大学 Locomotion 实验室的 Max Donelan 与美国和加拿大的研究人员合作，正在开发一种安装在标准护膝上的电磁发电机。Donelan 于去年 2 月推出的原型机，可以将一分钟的步行转化为足够半小时手机通话的电流。
膝盖发电机使用复杂的电子设备，以确保它只捕获多余的能量。一台计算机在每一步中测量膝盖的角度，以确定何时接合和分离发电机。在普通的步态中，我们使用肌肉能量向前加速腿部呈弧形，然后减缓其向下运动。发电机只在脚部摆动阶段启动，此时肌肉已经在制动，因此它不会从你的步伐中带走能量而减慢你的速度。然后，电流通过电线流向充电或供电的电池或设备。
该发电机名为 Bionic Energy Harvester，重达三磅多，体积笨重。但得益于更轻的齿轮和由碳纤维等轻质材料制成的框架，预计在一年左右推出的最新型号，重量将接近一磅。微型计算机将取代当前原型机中连接到单元的独立计算机。
这样的设备有许多潜在用途。加拿大军方部分资助了 Donelan 的研究，因为士兵携带多达 30 磅的电池用于通信和导航设备——而替代能源可以大大减轻这种负担。消防员和警察等公共安全人员也可以在紧急情况下利用这项技术为手持设备供电。未来，需要电池的假肢可能会采用 Donelan 的技术设计。下一代设备可以运行手机、全球定位系统、iPod 和数码相机等设备。这对于远离电源的徒步旅行者和登山者尤其有用。
其他正在开发中的发电机使用了与 Bionic Energy Harvester 相同的电磁原理。例如，宾夕法尼亚大学的 Larry Rome 创建了 Lightning Pack，一个背包，可以捕获你臀部自然上下运动产生的能量。当你行走时，一个袋子在弹簧上弹跳，弹簧通过齿轮连接到发电机。电线将电力传输到你的电池或设备。Rome 表示，输出令人印象深刻：20 瓦，足以满足几乎所有便携式设备的需求。但这个背包对大多数人来说并不实用，因为它需要重达 80 磅才能产生 20 瓦的功率。（负载越重，上下振动的质量越大，动能潜力就越大。）然而，美国海军陆战队对此很感兴趣，并已委托为士兵定制了一个背包。
多任务处理服装
与 80 磅重的背包相去甚远的是，佐治亚理工学院的 Zhong Lin Wang 和他的两位同事正在开发大小如同线一样的能量收集器。这些微型发电机可以编织到 T 恤或其他服装中，收集身体最微小的运动产生的能量，并将电力输送给移动设备。
Wang 的发电机在小范围内使用压电技术。对于原型机，他在纱线状的凯夫拉纤维上生长了氧化锌晶体。晶体像成千上万个小刷毛一样从纳米线上伸出，当它们相互摩擦时，会弯曲并产生电力。在原型机中，两根两厘米长的纤维产生了 16 皮瓦，即 16 万亿分之一瓦。这是一个微不足道的电量，但随着纤维数量的增加，输出也会增加。研究人员预测，带有这些纤维的服装每 11 平方英尺的织物可以产生高达 80 毫瓦的电力，这几乎足以驱动一部手机或其他移动电子设备。
在我们看到能够发电的服装（这可能在五年内实现）之前，Wang 和他的同事们必须克服几个挑战。最大的问题是这些纳米纤维不能沾湿。可拆卸的衬里可以在洗涤衣物时拆卸，这可能是解决方案，Wang 还在探索防水纳米纤维的可能性。
他的下一个目标是提高纤维的效率。为此，他正在试验不同种类的聚合物，并寻求更好的材料组合和电荷收集方法。但即使纳米纤维的效率没有提高多少，它们仍然可能通过身体运动完全为小工具供电。电子设备不断缩小，所需的功率越来越小，而更高容量的电池将储存长时间积累的能量——这将让我们更接近一个不再浪费我们运动的时代。
很快，我们可能甚至不必有意识地移动就可以创造电力。Wang 正在研究一种聚合物薄膜，该薄膜将围绕他的发电纤维，并允许它们植入我们的体内。在那里，它们将从血管的持续扩张和收缩中收集动能，为起搏器、胰岛素泵和其他医疗设备提供电力来源——这将是一个真正强大的突破。
