Gli scienziati della Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) hanno sviluppato una batteria morbida ed estensibile alimentata dal sudore umano.
La batteria prototipo è costituita da elettrodi a scaglie d'argento stampati che generano elettricità in presenza di sudore. Misurando 2 cm per 2 cm e piatta come una piccola benda di carta, la batteria è fissata a un tessuto flessibile e assorbente il sudore, estensibile e attaccabile a dispositivi indossabili, come orologi, cinturini da polso o bracciali.
Per dimostrare il suo potenziale utilizzo quando viene incorporato in biosensori indossabili e altri dispositivi elettronici, il team di scienziati ha testato il loro dispositivo con sudore umano artificiale.
In una prova separata, il team ha riferito che un individuo che indossava la batteria al polso e andava in bicicletta su una bicicletta stazionaria per 30 minuti era in grado di generare una tensione di 4.2 V e una potenza di uscita di 3.9 mW, sufficiente per alimentare un sensore di temperatura commerciale. dispositivo e inviare continuamente i dati a uno smartphone tramite Bluetooth.
La batteria non contiene metalli pesanti o sostanze chimiche tossiche a differenza delle batterie convenzionali, che spesso sono costruite utilizzando materiali non sostenibili e dannosi per l'ambiente.
Servendo come un'alternativa più sostenibile che potrebbe ridurre i rifiuti elettronici dannosi, lo sviluppo della batteria alimentata dal sudore riflette l'impegno di NTU a trovare soluzioni per mitigare il nostro impatto sull'ambiente. Questa è una delle quattro grandi sfide dell'umanità che NTU cerca di affrontare nell'ambito del piano strategico NTU 2025.
Il professor Lee Pooi See, scienziato dei materiali e preside dell’NTU Graduate College, che ha condotto lo studio, ha dichiarato: “Il nostro la tecnologia annuncia una pietra miliare precedentemente irraggiungibile nella progettazione di dispositivi indossabili. Sfruttando un prodotto onnipresente, il sudore, potremmo cercare un modo più rispettoso dell’ambiente di alimentare i dispositivi indossabili che non faccia affidamento sulle batterie convenzionali. È una fonte di energia quasi garantita prodotta dal nostro corpo. Ci aspettiamo che la batteria sia in grado di alimentare tutti i tipi di dispositivi indossabili”.
Il Dr. Lyu Jian, ricercatore della School of Materials Science and Engineering della NTU, ha dichiarato: “Le batterie convenzionali sono più economiche e più comuni che mai, ma sono spesso costruite utilizzando materiali non sostenibili e dannosi per l'ambiente. Sono anche potenzialmente dannosi nei dispositivi indossabili, dove una batteria rotta potrebbe versare liquidi tossici sulla pelle umana. Il nostro dispositivo potrebbe fornire una reale opportunità per eliminare completamente quei materiali tossici”.
Evidenziando l'importanza del lavoro svolto dal gruppo di ricerca della NTU, la Professoressa Associata Irene Goldthorpe del Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica dell'Università di Waterloo, Canada, che non è coinvolta nella ricerca, ha dichiarato: “È risaputo che l'elettronica non ama l'umidità e quindi i dispositivi indossabili sono in genere completamente incapsulati per proteggerli dal sudore. Questo lavoro trasforma il sudore da un ostacolo in una risorsa, dimostrando che può migliorare la conduttività delle interconnessioni stampate e persino utilizzando il sudore come elettrolita in una batteria pieghevole e indossabile. Questo potrebbe aprire un nuovo paradigma nella progettazione di dispositivi elettronici indossabili”.
Ridefinire il modo in cui vengono alimentate le batterie
La batteria prodotta da NTU viene creata stampando inchiostro contenente scaglie d'argento e poli(uretano-acrilato) (HPUA), che funzionano come elettrodi della batteria, su un tessuto elastico.
Quando i fiocchi d'argento entrano in contatto con il sudore, i suoi ioni cloruro e l'acidità fanno sì che i fiocchi si raggruppino, aumentando la loro capacità di condurre elettricità. Questa reazione chimica fa fluire anche una corrente elettrica tra gli elettrodi (vedi video).
Quando il materiale della batteria viene allungato, la sua resistenza viene ulteriormente ridotta, il che significa che può essere utilizzata quando è esposta a sollecitazioni, ad esempio quando l'utente si sta esercitando.
Poiché il tessuto estensibile è molto assorbente, trattiene molto sudore, in modo che la batteria rimanga alimentata anche quando il tasso di sudorazione è incoerente. Questo è importante per un funzionamento coerente poiché la quantità di sudore umano secreto è variabile e dipende dall'area del corpo in cui si trova, dalle condizioni ambientali e dall'ora del giorno.
Il prof. Lee ha aggiunto: “Il nostro dispositivo potrebbe essere più durevole della tecnologia attuale, poiché abbiamo dimostrato che può resistere alle sollecitazioni delle attività quotidiane di chi lo indossa e all'esposizione ripetuta a stress o sudore.
“Le dimensioni ridotte della nostra batteria risolvono anche due problemi in indossabile tecnologia: le batterie a bottone tradizionali sono un problema per ottenere quel tipo di estetica elegante che è attraente per i consumatori, mentre le batterie più sottili riducono la capacità dell'articolo di trasportare abbastanza carica per durare per tutto il giorno.
I ricercatori hanno in programma di esplorare ulteriormente gli effetti di altri componenti del sudore umano e come fattori come il calore corporeo possono influenzare le prestazioni della batteria.
ELE Times Bureau
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