Grafik teknologi mengubah gerakan tubuh manusia – mulai dari menekuk siku hingga gerakan halus seperti denyut nadi di pergelangan tangan – menjadi listrik yang dapat digunakan untuk menggerakkan sensor diagnostik yang dapat dipakai dan ditanamkan.
Para peneliti menemukan bahwa efek magnetoelastik, yang merupakan perubahan seberapa besar suatu bahan dimagnetisasi ketika magnet kecil terus-menerus didorong bersama dan ditarik terpisah oleh tekanan mekanis, dapat ada dalam sistem yang lunak dan fleksibel - bukan hanya sistem yang kaku.
Untuk membuktikan konsep mereka, tim menggunakan magnet mikroskopis yang tersebar dalam matriks silikon setipis kertas untuk menghasilkan medan magnet yang berubah kekuatannya saat matriks bergelombang. Saat kekuatan medan magnet bergeser, listrik dihasilkan.
“Temuan kami membuka jalan baru untuk energi praktis, teknologi penginderaan dan terapi yang berpusat pada tubuh manusia dan dapat dihubungkan ke Internet of Things,” kata pemimpin studi Jun Chen.”
Chen dan timnya membuat generator magnetoelastik fleksibel kecil (sekitar ukuran seperempat AS) yang terbuat dari matriks polimer silikon yang dikatalisis platinum dan nanomagnet neodymium-besi-boron. Mereka kemudian menempelkannya ke siku subjek dengan pita silikon yang lembut dan elastis. Efek magnetoelastik yang mereka amati empat kali lebih besar daripada pengaturan berukuran serupa dengan paduan logam kaku.
Akibatnya, perangkat menghasilkan arus listrik 4.27 miliampere per sentimeter persegi, yang 10,000 kali lebih baik daripada teknologi terbaik berikutnya yang sebanding.
Faktanya, generator magnetoelastik fleksibel sangat sensitif sehingga dapat mengubah gelombang pulsa manusia menjadi sinyal listrik dan bertindak sebagai pemantau detak jantung yang tahan air dan bertenaga sendiri. Listrik yang dihasilkan juga dapat digunakan untuk memberi daya berkelanjutan pada perangkat wearable lainnya, seperti keringat Sensor atau termometer.
Ada upaya berkelanjutan untuk membuat generator yang dapat dipakai yang memanen energi dari gerakan tubuh manusia ke sensor daya dan perangkat lain, tetapi kurangnya kepraktisan telah menghambat kemajuan tersebut.
Misalnya, paduan logam kaku dengan efek magnetoelastik tidak cukup menekuk untuk menekan kulit dan menghasilkan tingkat daya yang berarti untuk aplikasi yang layak.
Perangkat lain yang mengandalkan listrik statis cenderung tidak menghasilkan energi yang cukup. Performa mereka juga bisa menurun dalam kondisi lembab, atau ketika ada keringat di kulit.
Beberapa telah mencoba untuk mengenkapsulasi perangkat semacam itu untuk mencegah air keluar, tetapi itu mengurangi keefektifannya.
Namun, generator magnetoelastik tim UCLA telah diuji dengan baik bahkan setelah direndam dalam keringat buatan selama seminggu.