Dengan menggunakan logam cair, para peneliti telah menciptakan perangkat kesehatan pertama yang dapat dioperasikan dengan panas tubuh.
Di era teknologi saat ini, kita semua sudah sangat familiar dengan ketidaknyamanan baterai yang mati. Namun bagi mereka yang bergantung pada perangkat kesehatan yang dapat dikenakan untuk memantau glukosa, mengurangi tremor, atau bahkan melacak fungsi jantung, waktu yang diperlukan untuk mengisi ulang bisa menjadi risiko besar.
Untuk pertama kalinya, para peneliti di Departemen Teknik Mesin Carnegie Mellon University telah menunjukkan bahwa sebuah perangkat kesehatan dapat dioperasikan hanya dengan menggunakan panas tubuh. Dengan menggabungkan sensor pulse oximetry dengan generator energi termoelectric yang fleksibel, dapat diregangkan, dan dapat dikenakan, tim ini telah memperkenalkan cara menjanjikan untuk mengatasi masalah masa pakai baterai. Generator energi mereka terbuat dari logam cair, semikonduktor, dan karet yang dicetak 3D.
Mason Zadan, salah satu penulis penelitian, mengatakan: “Ini adalah langkah pertama menuju elektronik yang dapat dikenakan tanpa baterai”. Penelitian ini diterbitkan dalam jurnal Advanced Functional Materials.
Sistem mereka, yang dirancang untuk mencapai kinerja mekanik dan termoelectric yang tinggi dengan integrasi material yang mulus, menampilkan kemajuan dalam desain material lunak, desain array TEG, desain papan sirkuit berenergi rendah, dan manajemen daya di dalam perangkat.
Carmel Majidi, Profesor Teknik Mesin dan Direktur Laboratorium Mesin Lunak, menjelaskan: “Dibandingkan dengan penelitian kami sebelumnya, desain ini meningkatkan densitas daya sekitar 40 kali lipat atau 4000%. Komposit epoxy logam cair meningkatkan konduktivitas termal antara komponen termoelectric dan titik kontak perangkat di tubuh”.
Untuk menguji output voltasenya, perangkat tersebut dipakai di dada dan pergelangan tangan peserta dalam keadaan istirahat dan saat bergerak.
Zadan mengatakan: “Kami melihat output voltase yang lebih besar saat perangkat dipakai di pergelangan tangan peserta dan saat orang tersebut bergerak. Ketika 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 langsung diubah menjadi energi listrik dikenal sebagai efek termoelectric.
Ketika material termoelectric terpapar gradien suhu, seperti ketika satu ujung 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, yang pada gilirannya menghasilkan tenaga listrik. Secara sederhana, efek termoelectric memungkinkan kita memanfaatkan perbedaan suhu untuk menciptakan listrik yang dapat digunakan, menjadikannya jalur yang menjanjikan untuk pembangkitan energi yang berkelanjutan.
Ke depan, Dr. Dinesh K. Patel, seorang ilmuwan riset di tim, sangat ingin bekerja untuk meningkatkan kinerja listrik dan mengeksplorasi cara untuk memproduksi perangkat tersebut. “Kami ingin mengubahnya dari 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 et al. Generator Termoelektrik yang Dapat Diregangkan untuk Pemantauan Kesehatan yang Ditenagai Sendiri. [Advanced Functional Materials (2024)]. DOI: 10.1002/adfm.202404861
