‘Kain’ suatu hari nanti bisa diintegrasikan ke dalam pakaian atau

Para ilmuwan di Nanyang Technological University, Singapura (NTU Singapore) telah mengembangkan ‘kain’ yang dapat diregangkan dan tahan air yang mengubah energi yang dihasilkan dari gerakan tubuh menjadi energi listrik.

Komponen penting dalam kain adalah polimer yang, ketika ditekan atau diperas, mengubah tekanan mekanis menjadi energi listrik. Ini juga dibuat dengan spandex yang dapat diregangkan sebagai lapisan dasar dan terintegrasi dengan bahan seperti karet agar tetap kuat, fleksibel, dan tahan air.

Dalam percobaan pembuktian konsep yang dilaporkan dalam jurnal ilmiah Bahan Lanjutan pada bulan April, tim NTU Singapura menunjukkan bahwa mengetuk sepotong kain baru berukuran 3cm kali 4cm menghasilkan energi listrik yang cukup untuk menyalakan 100 LED.

Mencuci, melipat, dan meremas kain tidak menyebabkan penurunan kinerja apa pun, dan dapat mempertahankan output listrik yang stabil hingga lima bulan, menunjukkan potensinya untuk digunakan sebagai tekstil pintar dan sumber daya yang dapat dikenakan.

Ilmuwan material dan Associate Provost (Pendidikan Pascasarjana) NTU Profesor Lee Pooi See, yang memimpin penelitian, mengatakan: “Ada banyak upaya untuk mengembangkan kain atau garmen yang dapat memanen energi dari gerakan, tetapi tantangan besar adalah mengembangkan sesuatu yang tidak menurun fungsinya setelah dicuci, dan pada saat yang sama mempertahankan keluaran listrik yang sangat baik. Dalam penelitian kami, kami menunjukkan bahwa prototipe kami terus berfungsi dengan baik setelah dicuci dan kusut. Kami pikir itu bisa ditenun menjadi kaos atau diintegrasikan ke dalam sol sepatu untuk mengumpulkan energi dari gerakan terkecil tubuh, menyalurkan listrik ke perangkat seluler.”

Memanen sumber energi alternatif

Kain pembangkit listrik yang dikembangkan oleh tim NTU adalah perangkat pemanen energi yang mengubah getaran yang dihasilkan dari gerakan tubuh terkecil dalam kehidupan sehari-hari menjadi listrik.

Kain prototipe menghasilkan listrik dengan dua cara: ketika ditekan atau terjepit (piezoelektrik), dan ketika bersentuhan atau bergesekan dengan bahan lain, seperti kulit atau sarung tangan karet (efek triboelektrik).

Untuk membuat prototipe, para ilmuwan pertama-tama membuat elektroda yang dapat diregangkan dengan sablon ‘tinta’ yang terdiri dari perak dan styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS), bahan seperti karet yang ditemukan di teether dan pegangan stang untuk membuatnya lebih elastis. dan tahan air.

Elektroda yang dapat diregangkan ini kemudian dilekatkan pada sepotong kain nanofibre yang terdiri dari dua komponen utama: poli(vinilidena fluorida)-bersama-hexafluoropropylene (PVDF-HPF), polimer yang menghasilkan muatan listrik saat dikompresi, ditekuk, atau diregangkan; dan perovskit bebas timah, bahan yang menjanjikan di bidang sel surya dan LED.

Mahasiswa PhD NTU Jiang Feng, yang merupakan bagian dari tim peneliti, menjelaskan: “Menanamkan perovskit di PVDF-HPF meningkatkan output listrik prototipe. Dalam penelitian kami, kami memilih perovskit bebas timbal sebagai pilihan yang lebih ramah lingkungan. Sementara perovskit adalah pilihan yang lebih ramah lingkungan. rapuh secara alami, mengintegrasikannya ke dalam PVDF-HPF memberikan ketahanan dan fleksibilitas mekanis yang luar biasa pada perovskit. PVDF-HPF juga bertindak sebagai lapisan perlindungan ekstra pada perovskit, menambah sifat mekanik dan stabilitasnya.”

Hasilnya adalah kain prototipe yang menghasilkan 2,34 watt per meter persegi listrik — cukup untuk menyalakan perangkat elektronik kecil, seperti LED dan kapasitor komersial.

Bukti dari konsep

Untuk mendemonstrasikan bagaimana kain prototipe mereka dapat bekerja, para ilmuwan NTU menunjukkan bagaimana sebuah tangan yang mengetuk sepotong kain berukuran 3 cm kali 4 cm secara terus-menerus dapat menyalakan 100 LED, atau mengisi berbagai kapasitor, yang merupakan perangkat yang menyimpan energi listrik dan ditemukan dalam perangkat. seperti ponsel.

Kain menunjukkan daya tahan dan stabilitas yang baik — sifat kelistrikannya tidak memburuk setelah dicuci, dilipat, dan kusut. Itu juga terus menghasilkan output listrik yang stabil terus menerus hingga lima bulan.

Para ilmuwan menunjukkan bahwa kain mereka dapat memanfaatkan energi dari berbagai gerakan manusia dengan menempelkannya ke lengan, kaki, tangan, dan siku, serta ke sol sepatu, dan melakukannya tanpa memengaruhi gerakan.

Prof Lee mengatakan: “Meskipun kapasitas baterai ditingkatkan dan permintaan daya berkurang, sumber daya untuk perangkat yang dapat dikenakan masih memerlukan penggantian baterai yang sering. Hasil kami menunjukkan bahwa kain prototipe pemanen energi kami dapat memanfaatkan energi getaran dari manusia untuk berpotensi memperpanjang masa pakai baterai atau bahkan untuk membangun sistem bertenaga sendiri. Sepengetahuan kami, ini adalah perangkat energi berbasis perovskit hibrida pertama yang stabil, dapat diregangkan, bernapas, tahan air, dan pada saat yang sama mampu memberikan kinerja keluaran listrik yang luar biasa.”

Prototipe pemanen energi berbasis kain ini dibangun di atas kerangka kerja tim NTU yang melihat bagaimana energi yang dihasilkan di lingkungan dapat diperoleh. Misalnya, tim baru-baru ini mengembangkan jenis film yang berpotensi dipasang di atap atau dinding untuk memanfaatkan energi yang dihasilkan dari angin atau tetesan air hujan yang jatuh ke film.

Tim sekarang melihat bagaimana kain yang sama dapat diadaptasi untuk memanen berbagai bentuk energi.

Video: https://youtu.be/8lv_qw54vBo

Komputasi Seluler