นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยาง ประเทศสิงคโปร์ (NTU Singapore) ได้พัฒนาแบตเตอรี่แบบนุ่มและยืดหยุ่นได้ ซึ่งใช้พลังงานจากเหงื่อของมนุษย์
แบตเตอรี่ต้นแบบประกอบด้วยอิเล็กโทรดเกล็ดเงินที่พิมพ์ออกมาซึ่งผลิตกระแสไฟฟ้าในที่ที่มีเหงื่อ ขนาด 2 ซม. x 2 ซม. และแบนราบเหมือนผ้าพันแผลกระดาษเล็กๆ แบตเตอรี่ติดอยู่กับผ้าที่ยืดหยุ่นและดูดซับเหงื่อ ซึ่งยืดหยุ่นและติดได้กับอุปกรณ์สวมใส่ได้ เช่น นาฬิกา สายรัดข้อมือ หรือสายรัดแขน
เพื่อแสดงศักยภาพในการใช้งานเมื่อรวมเข้ากับไบโอเซนเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบอุปกรณ์ของพวกเขาด้วยเหงื่อเทียมของมนุษย์
ในการทดลองที่แยกออกมา ทีมงานรายงานว่าบุคคลที่สวมแบตเตอรี่รอบข้อมือและขี่จักรยานบนจักรยานอยู่กับที่เป็นเวลา 30 นาที สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้า 4.2 V และกำลังขับ 3.9 mW ซึ่งเพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์อุณหภูมิเชิงพาณิชย์ อุปกรณ์และส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่องไปยังสมาร์ทโฟนผ่านบลูทูธ
แบตเตอรี่ไม่มีโลหะหนักหรือสารเคมีที่เป็นพิษซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่ทั่วไป ซึ่งมักสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุที่ไม่ยั่งยืนซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม
การพัฒนาแบตเตอรี่ที่ใช้พลังงานเหงื่อเพื่อเป็นทางเลือกที่ยั่งยืนมากขึ้น ซึ่งสามารถลดขยะอิเล็กทรอนิกส์ที่เป็นอันตรายได้ สะท้อนให้เห็นถึงความมุ่งมั่นของ NTU ในการหาแนวทางแก้ไขเพื่อลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม นี่เป็นหนึ่งในสี่ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติที่ NTU พยายามที่จะแก้ไขภายใต้แผนยุทธศาสตร์ NTU 2025
ศาสตราจารย์ ลี ปูอิ ซี นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ และคณบดีวิทยาลัยบัณฑิตวิทยาลัย NTU ซึ่งเป็นผู้นำการศึกษาครั้งนี้ กล่าวว่า "ของเรา เทคโนโลยี ถือเป็นการประกาศถึงเหตุการณ์สำคัญที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ก่อนหน้านี้ในการออกแบบอุปกรณ์สวมใส่ ด้วยการใช้ประโยชน์จากผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ทั่วไปอย่างเหงื่อ เราอาจมองหาวิธีการที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากขึ้นในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์สวมใส่ที่ไม่ต้องพึ่งพาแบตเตอรี่แบบเดิมๆ เป็นแหล่งพลังงานที่เกือบจะรับประกันได้ว่าผลิตโดยร่างกายของเรา เราคาดหวังว่าแบตเตอรี่จะสามารถจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์สวมใส่ได้ทุกประเภท”
Dr. Lyu Jian นักวิจัยจาก School of Materials Science and Engineering ของ NTU กล่าวว่า "แบตเตอรี่แบบธรรมดามีราคาถูกและพบได้บ่อยกว่าที่เคย แต่มักสร้างขึ้นโดยใช้วัสดุที่ไม่ยั่งยืนซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม นอกจากนี้ยังอาจเป็นอันตรายต่ออุปกรณ์สวมใส่ได้ ซึ่งแบตเตอรี่ที่ชำรุดอาจทำให้ของเหลวที่เป็นพิษหกใส่ผิวหนังของมนุษย์ได้ อุปกรณ์ของเราสามารถให้โอกาสที่แท้จริงในการกำจัดวัสดุที่เป็นพิษเหล่านั้นทั้งหมด”
รองศาสตราจารย์ Irene Goldthorpe จากภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้าและคอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยวอเตอร์ลู ประเทศแคนาดา เน้นย้ำถึงความสำคัญของงานที่ทำโดยทีมวิจัยของ NTU ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการวิจัยกล่าวว่า “เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไม่ชอบความชื้น ดังนั้น อุปกรณ์ที่สวมใส่ได้มักจะถูกห่อหุ้มอย่างมิดชิดเพื่อป้องกันความชื้น งานนี้เปลี่ยนเหงื่อจากสิ่งกีดขวางให้กลายเป็นทรัพย์สิน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถปรับปรุงการนำไฟฟ้าของการเชื่อมต่อที่พิมพ์ออกมา และแม้กระทั่งการใช้เหงื่อเป็นอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ที่สวมใส่ได้และงอได้ นี่อาจเป็นการเปิดกระบวนทัศน์ใหม่ในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้”
นิยามใหม่ของการขับเคลื่อนแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ที่ผลิตขึ้นโดย NTU สร้างขึ้นโดยการพิมพ์หมึกที่มีเกล็ดสีเงินและโพลิยูริเทน-อะคริเลตที่ชอบน้ำ (HPUA) ซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วไฟฟ้าของแบตเตอรี่บนสิ่งทอที่ยืดหยุ่นได้
เมื่อสะเก็ดเงินสัมผัสกับเหงื่อ คลอไรด์ไอออนและความเป็นกรดของเกล็ดจะทำให้สะเก็ดจับตัวเป็นก้อน ช่วยเพิ่มความสามารถในการนำไฟฟ้า ปฏิกิริยาเคมีนี้ยังทำให้กระแสไฟฟ้าไหลระหว่างอิเล็กโทรด (ดูวิดีโอ)
เมื่อวัสดุแบตเตอรี่ถูกยืดออก ความต้านทานของแบตเตอรี่จะลดลงไปอีก ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้เมื่อต้องเผชิญกับความเครียด เช่น เมื่อผู้ใช้ออกกำลังกาย
เนื่องจากผ้าที่ยืดหยุ่นได้นั้นดูดซับได้ดี จึงเก็บเหงื่อได้มาก ดังนั้นแบตเตอรี่จึงยังคงทำงานอยู่แม้ว่าอัตราการขับเหงื่อจะไม่คงที่ นี่เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่สม่ำเสมอ เนื่องจากปริมาณเหงื่อของมนุษย์ที่หลั่งออกมานั้นแปรผันและขึ้นอยู่กับพื้นที่ของร่างกายที่มันอยู่ สภาพแวดล้อม และช่วงเวลาของวัน
ศ.ลี กล่าวเสริมว่า “อุปกรณ์ของเราอาจมีความทนทานมากกว่าเทคโนโลยีในปัจจุบัน เนื่องจากเราแสดงให้เห็นแล้วว่าสามารถทนต่อความเครียดจากกิจกรรมประจำวันของผู้สวมใส่ และการสัมผัสกับความเครียดหรือเหงื่อซ้ำๆ
“ขนาดที่บางของแบตเตอรี่ของเรายังช่วยแก้ปัญหาสองประการใน เครื่องแต่งตัว เทคโนโลยี: แบตเตอรี่แบบกระดุมทั่วไปมีปัญหาในการบรรลุถึงความสวยงามที่ดึงดูดใจผู้บริโภค ในขณะที่แบตเตอรี่ที่บางลงจะลดความสามารถของรายการในการพกพาประจุที่เพียงพอให้ใช้งานได้ตลอดทั้งวัน”
นักวิจัยวางแผนที่จะสำรวจเพิ่มเติมถึงผลกระทบของส่วนประกอบอื่นๆ ของเหงื่อของมนุษย์ และว่าปัจจัยต่างๆ เช่น ความร้อนในร่างกายอาจส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่อย่างไร
ELE Times สำนัก
ELE Times นำเสนอข้อมูลที่ครอบคลุมทั่วโลกเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยี และตลาด นอกเหนือจากการนำเสนอบทความเชิงลึกแล้ว ELE Times ยังดึงดูดผู้ชมรายใหญ่ที่สุด มีคุณสมบัติเหมาะสม และมีส่วนร่วมสูงของอุตสาหกรรม ซึ่งชื่นชอบเนื้อหาที่เกี่ยวข้องและเป็นที่นิยมในเวลาที่เหมาะสมของเรา ELE Times ช่วยให้คุณสร้างการรับรู้ กระตุ้นการเข้าชม สื่อสารข้อเสนอของคุณไปยังผู้ชมที่เหมาะสม สร้างโอกาสในการขาย และขายสินค้าของคุณได้ดียิ่งขึ้น
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminพัฒนาระบบการระบุตัวตนของรถยนต์อัจฉริยะและการเข้าถึง (IAM)
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminบริษัทรักษาความปลอดภัยทางไซเบอร์ Norton ซื้อ Avast ด้วยมูลค่ากว่า 8 พันล้านดอลลาร์
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminXiaomi เปิดตัว CyberDog: หุ่นยนต์สี่เท้าที่สง่างาม
-
ELE Times สำนักhttps://www.eletimes.com/author/adminSoft Robot Chameleon เปลี่ยนสีในแบบเรียลไทม์เพื่อให้เข้ากับพื้นหลัง