可穿戴式設(shè)備（也稱(chēng)“穿戴式裝置”）產(chǎn)品正夯，但是電池續(xù)航力卻是可穿戴式設(shè)備市場(chǎng)成長(zhǎng)的一大罩門(mén)。如果穿戴者可以隨時(shí)隨地為自己的裝置充電，穿戴式設(shè)備就不再需要以大顆的電池來(lái)延長(zhǎng)續(xù)航力了！如果摩擦生電奈米發(fā)電機(jī)的技術(shù)，在未來(lái)可以達(dá)到商業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，一切夢(mèng)想都可以成真了！

　　根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)IDC的報(bào)告，在2014年，穿戴式裝置（基本型及智能型）的市場(chǎng)出貨量約1，960萬(wàn)臺(tái)，在2015年，預(yù)估出貨量將成長(zhǎng)至4，570萬(wàn)臺(tái)，至2019年更上看1.26億臺(tái)（圖一），而這五年的年平均復(fù)合成長(zhǎng)率高達(dá)45.1%。

　　圖一、IDC穿戴式裝置預(yù)估出貨量

　　如此樂(lè)觀的預(yù)估，應(yīng)是基于，在初期，人們對(duì)高科技產(chǎn)品的嘗鮮及炫耀心理所建構(gòu)出的消費(fèi)行為，以及，以商品實(shí)用性甚至是必需品為導(dǎo)向的長(zhǎng)期市場(chǎng)需求；而大家都很清楚的是，“實(shí)用性”才是穿戴式裝置商品能夠屹立不搖、生生不息的保證。

　　穿戴式裝置的“實(shí)用性”指針，除了功能（function）之外，最為重要的就是“續(xù)航力”了。以目前最夯的Apple Watch來(lái)說(shuō)，每天晚上都得脫下來(lái)充一下電，消費(fèi)者已經(jīng)稍嫌麻煩了，若是24小時(shí)監(jiān)測(cè)的醫(yī)療照護(hù)穿戴裝置，也需要每天脫下來(lái)充電才能續(xù)用，這種東西的實(shí)用性已經(jīng)被大打折扣了。

　　以目前的產(chǎn)品表現(xiàn)來(lái)說(shuō)，電池續(xù)航力的確是穿戴式裝置市場(chǎng)成長(zhǎng)的一大罩門(mén)。

　　要提升穿戴式裝置的續(xù)航力，可以從二方面著手，一是設(shè)計(jì)極低耗電的傳感器、處理器、通訊模塊等組件，以及優(yōu)化系統(tǒng)的電源管理；二是改良電池技術(shù)。

　　相較于半導(dǎo)體組件設(shè)計(jì)所獲得的改良進(jìn)展，電池技術(shù)則面臨更多的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)今廠商不僅要研發(fā)出續(xù)航力超強(qiáng)而且體積又小的電池，最好還能讓電池具備可撓的特性，以搭配各種型態(tài)的穿戴式裝置；而在未來(lái)，智能型穿戴式裝置的功能勢(shì)必更加強(qiáng)大，這也意味著裝置內(nèi)含的組件將會(huì)越來(lái)越多，結(jié)果就是耗電量將只會(huì)增不會(huì)減，因此，電池技術(shù)就必需要有重大的突破才能未雨綢繆。

　　延長(zhǎng)穿戴式裝置的續(xù)航力，除了等待新電池技術(shù)的支持之外，還可以透過(guò)“改變充電的方式”讓使用者“有感”，例如，具備（遠(yuǎn)距）無(wú)線充電功能的穿戴式裝置，就可以在“不必脫下”的情況下隨時(shí)充電，永遠(yuǎn)turnon，但前提是需配合無(wú)線充電發(fā)射器的裝設(shè)位置（如圖二）；若是依照“能量采集”（Energy Harvesting）的原理，將穿戴者本身產(chǎn)生的動(dòng)能（擺動(dòng)、摩擦）轉(zhuǎn)換成電能來(lái)供電，則可以隨時(shí)隨地將電池充飽，而且也沒(méi)有充電位置的限制，因此，穿戴式裝置就可以全年無(wú)休的為您服務(wù)了。

　　圖二、遠(yuǎn)距無(wú)線充電示意圖

　　雖然能量采集的技術(shù)仍在研究階段，但已有令人矚目的突破進(jìn)展，例如，美國(guó)喬治亞理工學(xué)院的王中林教授（Prof. Zhong Lin Wang）及其團(tuán)隊(duì)利用“摩擦生電效應(yīng)”（Triboelectric Effect），以及“靜電感應(yīng)”（Electrostatic Induction）原理所設(shè)計(jì)出的摩擦生電奈米發(fā)電機(jī)（Triboelectric Nanogenerator；TENG）就是很好的例子，該團(tuán)隊(duì)在此研究議題上所獲得的成果，已將單位面積發(fā)電密度（Area Power Density）提升到1，200W/m2，能量轉(zhuǎn)換效率（Energy Conversion Efficiency）也高達(dá)50%~80%，所提供的電量甚至可以點(diǎn)亮1，000顆綠光LED組件（如圖三）。

　　圖三、用鞋子撞擊地板上的奈米發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的電量可以點(diǎn)亮1，000顆LED

　　TENG不但牽涉到電學(xué)原理，更包含材料、化學(xué)、奈米技術(shù)。它的輸出表現(xiàn)可以透過(guò)多種方法增強(qiáng)，包括材料選擇、薄膜表面紋理形貌以及奈米化合物結(jié)構(gòu)。

　　可運(yùn)用的材質(zhì)除了金屬之外，還有聚酸甲酯（polymethylmethacrylate；PMMA；壓克力）、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene；PTFE；鐵氟龍）、聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane；PDMS）、聚酰亞胺薄膜（Kapton thin film）、氧化銦錫（indium tin oxide；ITO）及聚酯（polyester；PET）等等，差別在于，不同的材質(zhì)會(huì)有不同的飽和摩擦電荷密度。

　　“能夠產(chǎn)生大量電荷的輸出取決于摩擦表面的性質(zhì)。在聚合物薄膜的表面上采用奈米材料的圖案增加了片材的接觸面積，產(chǎn)生的電力可以有上千倍的差異”，所以為了增加接觸面積，薄膜表面通常會(huì)設(shè)計(jì)成密布的鋸齒、顆?；蜷L(zhǎng)刷狀等等。