Dengan menggunakan logam berbasis cair, para peneliti telah membuat perangkat perawatan kesehatan pertama yang ditenagai oleh panas tubuh.
Di era teknologi di mana-mana, kita semua sangat akrab dengan ketidaknyamanan baterai yang mati. Namun, bagi mereka yang mengandalkan perangkat perawatan kesehatan yang dapat dikenakan untuk memantau glukosa, mengurangi tremor, atau bahkan melacak fungsi jantung, meluangkan waktu untuk mengisi ulang baterai dapat menimbulkan risiko besar.
Untuk pertama kalinya, para peneliti di Departemen Teknik Mesin Universitas Carnegie Mellon telah menunjukkan bahwa perangkat perawatan kesehatan dapat ditenagai hanya dengan menggunakan panas tubuh. Dengan menggabungkan sensor oksimetri denyut nadi dengan generator energi termoelektrik yang fleksibel, dapat diregangkan, dan dapat dikenakan, tim ini telah memperkenalkan cara yang menjanjikan untuk mengatasi masalah daya tahan baterai. Generator energi mereka terbuat dari logam cair, semikonduktor, dan karet cetak 3D.
Mason Zadan, salah satu penulis penelitian tersebut, mengatakan: “Ini adalah langkah pertama menuju perangkat elektronik yang dapat dikenakan tanpa baterai”. Penelitian ini dipublikasikan dalam jurnal Advanced Functional Materials.
Sistem mereka, yang dirancang untuk mencapai kinerja mekanis dan termoelektrik yang tinggi dengan integrasi material yang mulus, menampilkan kemajuan dalam material lunak, desain susunan TEG, desain papan sirkuit energi rendah, dan manajemen daya terintegrasi.
Carmel Majidi, Profesor Teknik Mesin dan Direktur Laboratorium Mesin Lunak, menjelaskan: “Dibandingkan dengan penelitian kami sebelumnya, desain ini meningkatkan kerapatan daya sekitar 40 kali lipat atau 4000%. Komposit epoksi logam cair meningkatkan konduktivitas termal antara komponen termoelektrik dan titik kontak perangkat pada tubuh”.
Untuk menguji keluaran tegangannya, perangkat itu dikenakan di dada dan pergelangan tangan peserta saat istirahat dan bergerak.
Zadan berkata: “Kami melihat tegangan keluaran yang lebih besar saat perangkat berada di pergelangan tangan peserta dan saat orang tersebut bergerak. Saat peserta bergerak, satu sisi perangkat didinginkan oleh peningkatan aliran udara, dan sisi lainnya dipanaskan oleh kenaikan suhu tubuh. Berjalan dan berlari menciptakan perbedaan suhu yang ideal.”
Proses di mana perbedaan suhu diubah langsung menjadi energi listrik dikenal sebagai efek termoelektrik.
Ketika material termoelektrik terkena gradien suhu, seperti salah satu ujungnya dipanaskan sementara ujung lainnya tetap dingin, elektron dalam material mulai mengalir dari ujung yang panas ke ujung yang dingin. Pergerakan elektron ini menghasilkan arus listrik. Semakin besar perbedaan suhu, semakin banyak arus listrik yang dihasilkan, sehingga menghasilkan daya listrik. Pada dasarnya, efek termoelektrik memungkinkan kita memanfaatkan perbedaan suhu untuk menghasilkan listrik yang dapat digunakan, menjadikannya cara yang menjanjikan untuk pembangkitan energi berkelanjutan.
Ke depannya, Dr. Dinesh K. Patel, seorang ilmuwan peneliti dalam tim tersebut, bersemangat untuk meningkatkan kinerja listrik dan mengeksplorasi cara memproduksi perangkat tersebut. “Kami ingin mengubahnya dari sekadar bukti konsep menjadi produk yang dapat mulai digunakan orang.”
Penelitian ini dilakukan bekerja sama dengan Arieca Inc., Universitas Washington, dan Universitas Nasional Seoul.
Sumber informasi:
Mason Zadan dkk. Generator Termoelektrik yang Dapat Diregangkan untuk Pemantauan Kesehatan yang Dapat Dikenakan dengan Tenaga Mandiri. [Advanced Functional Materials (2024)]. Nomor Induk Kependudukan: 10.1002/adfm.202404861
Discussion about this post