Des scientifiques de l'Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) ont mis au point une batterie souple et extensible alimentée par la transpiration humaine.
Le prototype de batterie se compose d'électrodes à paillettes d'argent imprimées qui génèrent de l'électricité en présence de sueur. Mesurant 2 cm sur 2 cm et aussi plate qu'un petit pansement en papier, la batterie est fixée sur un textile flexible et absorbant la transpiration qui est extensible et peut être attaché à des appareils portables, comme des montres, des bracelets ou des bracelets.
Pour démontrer son utilisation potentielle lorsqu'elle est incorporée dans des biocapteurs portables et d'autres appareils électroniques, l'équipe de scientifiques a testé leur appareil avec de la sueur humaine artificielle.
Dans un essai séparé, l'équipe a signalé qu'une personne portant la batterie autour de son poignet et faisant du vélo sur un vélo stationnaire pendant 30 minutes était capable de générer une tension de 4.2 V et une puissance de sortie de 3.9 mW suffisante pour alimenter un capteur de température commercial. appareil et envoyer les données en continu à un smartphone via Bluetooth.
La batterie ne contient pas de métaux lourds ni de produits chimiques toxiques contrairement aux batteries conventionnelles, qui sont souvent construites avec des matériaux non durables et nocifs pour l'environnement.
Servant d'alternative plus durable qui pourrait réduire les déchets électroniques nocifs, le développement de la batterie alimentée par la sueur reflète l'engagement de NTU à trouver des solutions pour atténuer notre impact sur l'environnement. C'est l'un des quatre grands défis de l'humanité que NTU cherche à relever dans le cadre du plan stratégique NTU 2025.
Le professeur Lee Pooi See, spécialiste des matériaux et doyen du NTU Graduate College, qui a dirigé l'étude, a déclaré : « Notre sans souci annonce une étape auparavant inaccessible dans la conception d’appareils portables. En capitalisant sur un produit omniprésent, la transpiration, nous pourrions envisager une manière plus respectueuse de l’environnement d’alimenter des appareils portables qui ne dépendent pas de batteries conventionnelles. C’est une source d’énergie presque garantie produite par notre corps. Nous nous attendons à ce que la batterie soit capable d’alimenter toutes sortes d’appareils portables.
Le Dr Lyu Jian, chercheur à l'École de science et d'ingénierie des matériaux de NTU, a déclaré : « Les batteries conventionnelles sont moins chères et plus courantes que jamais, mais elles sont souvent construites avec des matériaux non durables qui sont nocifs pour l'environnement. Ils sont également potentiellement nocifs dans les appareils portables, où une batterie cassée pourrait répandre des fluides toxiques sur la peau humaine. Notre appareil pourrait offrir une réelle opportunité de se débarrasser complètement de ces matières toxiques. »
Soulignant l'importance du travail effectué par l'équipe de recherche de NTU, la professeure agrégée Irene Goldthorpe du département de génie électrique et informatique de l'Université de Waterloo, au Canada, qui n'est pas impliquée dans la recherche, a déclaré : « Il est bien connu que les appareils électroniques n'aiment pas l'humidité et les appareils portables sont donc généralement entièrement encapsulés pour les protéger de la transpiration. Ce travail transforme la sueur d'un obstacle en un atout, montrant qu'elle peut améliorer la conductivité des interconnexions imprimées et même utiliser la sueur comme électrolyte dans une batterie portable et pliable. Cela pourrait ouvrir un nouveau paradigme dans la conception de l'électronique portable.
Redéfinir la façon dont les batteries sont alimentées
La batterie fabriquée par NTU est créée en imprimant de l'encre contenant des paillettes d'argent et du poly(uréthane-acrylate) hydrophile (HPUA), qui servent d'électrodes de batterie, sur un textile extensible.
Lorsque les paillettes d'argent entrent en contact avec la sueur, ses ions chlorure et son acidité provoquent l'agglutination des paillettes, augmentant ainsi leur capacité à conduire l'électricité. Cette réaction chimique fait également circuler un courant électrique entre les électrodes (voir vidéo).
Lorsque le matériau de la batterie est étiré, sa résistance est encore abaissée, ce qui signifie qu'il peut être utilisé lorsqu'il est exposé à des contraintes, par exemple lorsque son utilisateur fait de l'exercice.
Comme le textile extensible est très absorbant, il retient beaucoup de transpiration, de sorte que la batterie reste alimentée même lorsque le taux de transpiration est irrégulier. Ceci est important pour un fonctionnement cohérent car la quantité de sueur humaine sécrétée est variable et dépend de la zone du corps dans laquelle elle se trouve, des conditions environnementales et de l'heure de la journée.
Le professeur Lee a ajouté : « Notre appareil pourrait être plus durable que la technologie actuelle, car nous avons montré qu'il pouvait résister à la pression des activités quotidiennes du porteur et à une exposition répétée au stress ou à la transpiration.
« La petite taille de notre batterie résout également deux problèmes de portable technologie : les piles boutons traditionnelles sont un problème pour obtenir le genre d'esthétique élégante qui est attrayante pour les consommateurs, tandis que les piles plus fines réduisent la capacité de l'article à transporter suffisamment de charge pour durer toute la journée.
Les chercheurs prévoient d'explorer plus avant les effets d'autres composants de la sueur humaine et comment des facteurs tels que la chaleur corporelle peuvent affecter les performances de la batterie.
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