行山是不少香港人熱愛的休閒活動。在中大這個山城從事研究工作的廖維新教授深明行山迷路時無法求救是多麼糟糕的一件事。他表示：「行山遠足時迷路，若還遇上手機和充電機均無電，是多麼徬徨！此刻最需要的是電源。若果能將步行的動能轉化為電力，邊行邊發電，讓電子儀器能運作，以便尋找方向、甚至發出求救訊號，這絕對是行山人士的好消息。」
利用人體動能發電並非新鮮事，以跑步機、單車等推動馬達發電的例子比比皆是。但這些方法對行山人士幫助不大。
「受制於發電物料的重量、採電過程產生的額外負擔、產電效率難以提高的問題，步行發電技術一直未獲廣泛應用。」中大Smart Materials and Structures Laboratory創辦人、機械與自動化工程學系教授廖教授是智能結構及振動科技的專家，曾開發智能膝架，輔助肌肉或關節衰退人士步行。結合過去多年研究經驗，他的團隊利用智能物料「壓電纖維」，成功開發一個僅重307克的極輕便人體動能採電系統，為行山愛好者帶來充電「救命草」。
廖教授介紹，「壓電纖維」是一種輕便物料，折合或彎曲時會產生電能。團隊巧妙結合彎曲樑（Bending Beam）和曲柄滑塊架構（Slider-crank Mechanism）的機械設計。當人體步行時，膝蓋彎曲及伸直的動作會令滑塊來回移動，「壓電纖維」屈曲，繼而產生電能。
「裝置能透過物聯網（IoT）等無線技術，將步行轉化的電力供應給穿戴式電子產品，進行健康監測、全球定位系統（GPS）等。當然，用家亦可連接充電器或手機儲存電力，待有需要時使用。」
以一般步行速度約每小時4公里計算，裝置可持續產生1.6毫瓦（milliWatt）功率的電力。廖教授指，輸出電量足以啟動智能手環，而步行8,000至1萬步能為智能手機提供一日耗電量。
裝置佩戴腳上，是否愈輕愈好？廖教授指要平衡發電效能及重量。「人體動能發電的關鍵在於裝置的重量不為用家帶來額外的體力負擔，又能達到高效率的發電。目前的設計是首個結合智能物料和機械設計的裝置，在重量及發電效能上算是最佳組合。」
根據團隊的測試，用家穿戴裝置後，其步行呼吸模式、消耗能量沒有明顯增加。廖教授續指，膝關節是人體下半身最有力、運動範圍最廣的位置，比起腳裸、臀部可產生更多可用的能量。如進行足球、籃球等劇烈運動，可產生更多電量。
廖教授介紹的是第二代採電裝置，早前已刊登於國際學術期刊《應用物理學快報》（Applied Physics Letters），現正於美國及中國申請專利。未來，他期望裝置的應用更深入大眾生活，例如與行山用品、運動服裝生產商合作，設計貼身輕便的人體動能供電衣物等；並從發電效能及穿戴舒適度著手，開發第三代採電裝置，預計兩年後推出市場，讓行山人士無需再為手機等電子儀器缺電而煩惱。
攝影﹕葉世強
