Các nhà khoa học từ Đại học Công nghệ Nanyang, Singapore (NTU Singapore) đã phát triển một loại pin mềm và có thể co giãn, hoạt động nhờ mồ hôi của con người.
Pin nguyên mẫu bao gồm các điện cực vảy bạc được in tạo ra điện khi có mồ hôi. Có kích thước 2 cm x 2 cm và phẳng như một dải giấy nhỏ, pin được dán vào một loại vải mềm dẻo và thấm hút mồ hôi, có thể co giãn và gắn vào các thiết bị đeo được, như đồng hồ, dây đeo cổ tay hoặc dây đeo tay.
Để chứng minh khả năng sử dụng của nó khi nó được tích hợp trong cảm biến sinh học đeo được và các thiết bị điện tử khác, nhóm các nhà khoa học đã thử nghiệm thiết bị của họ bằng mồ hôi nhân tạo của con người.
Trong một thử nghiệm riêng biệt, nhóm nghiên cứu đã báo cáo rằng một cá nhân đeo pin quanh cổ tay và đạp xe trên một chiếc xe đạp đứng yên trong 30 phút có thể tạo ra điện áp 4.2 V và công suất đầu ra là 3.9 mW đủ để cung cấp năng lượng cho một cảm biến nhiệt độ thương mại. thiết bị và gửi dữ liệu liên tục đến điện thoại thông minh qua Bluetooth.
Pin không chứa kim loại nặng hoặc hóa chất độc hại không giống như các loại pin thông thường, thường được chế tạo bằng vật liệu không bền có hại cho môi trường.
Đóng vai trò là một giải pháp thay thế bền vững hơn có thể cắt giảm rác thải điện tử có hại, sự phát triển của pin chạy bằng mồ hôi phản ánh cam kết của NTU trong việc tìm ra các giải pháp để giảm thiểu tác động của chúng ta đối với môi trường. Đây là một trong bốn thách thức lớn của nhân loại mà NTU tìm cách giải quyết theo kế hoạch chiến lược NTU 2025.
Nhà khoa học vật liệu, Giáo sư Lee Pooi See, và Trưởng khoa Cao đẳng NTU, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết: “Chúng tôi công nghệ báo trước một cột mốc quan trọng mà trước đây không thể đạt được trong việc thiết kế các thiết bị đeo được. Bằng cách tận dụng một sản phẩm phổ biến là mồ hôi, chúng ta có thể xem xét một cách thân thiện hơn với môi trường để cung cấp năng lượng cho các thiết bị đeo không phụ thuộc vào pin thông thường. Nó là nguồn năng lượng gần như được đảm bảo do cơ thể chúng ta tạo ra. Chúng tôi hy vọng pin có thể cung cấp năng lượng cho tất cả các loại thiết bị đeo được.”
Tiến sĩ Lyu Jian, một thành viên nghiên cứu từ Trường Khoa học Vật liệu và Kỹ thuật của NTU, cho biết: “Pin thông thường rẻ hơn và phổ biến hơn bao giờ hết, nhưng chúng thường được chế tạo bằng vật liệu không bền vững có hại cho môi trường. Chúng cũng có khả năng gây hại trong các thiết bị đeo được, nơi pin hỏng có thể làm tràn chất lỏng độc hại lên da người. Thiết bị của chúng tôi có thể mang đến cơ hội thực sự để loại bỏ hoàn toàn những vật liệu độc hại đó. "
Đề cao tầm quan trọng của công việc được thực hiện bởi nhóm nghiên cứu NTU, Phó Giáo sư Irene Goldthorpe từ Khoa Điện và Kỹ thuật Máy tính của Đại học Waterloo, Canada, người không tham gia vào nghiên cứu, cho biết: “Ai cũng biết rằng thiết bị điện tử không thích độ ẩm và do đó các thiết bị đeo thường được bao bọc hoàn toàn để che chắn chúng khỏi mồ hôi. Công việc này biến mồ hôi từ vật cản trở thành tài sản, cho thấy rằng nó có thể cải thiện độ dẫn điện của các kết nối in và thậm chí sử dụng mồ hôi làm chất điện phân trong một loại pin có thể uốn cong được. Điều này có thể mở ra một mô hình mới trong thiết kế các thiết bị điện tử có thể đeo được ”.
Xác định lại cách cung cấp năng lượng cho pin
Pin do NTU tạo ra được tạo ra bằng cách in mực có chứa mảnh bạc và poly (urethane-acrylate) ưa nước (HPUA), có chức năng như các điện cực của pin, lên một loại vải dệt có thể co giãn.
Khi các mảnh bạc tiếp xúc với mồ hôi, các ion clorua và tính axit của nó làm cho các mảnh bạc kết lại với nhau, làm tăng khả năng dẫn điện. Phản ứng hóa học này cũng tạo ra một dòng điện chạy giữa các điện cực (xem video).
Khi vật liệu pin bị kéo căng, điện trở của nó sẽ giảm hơn nữa, có nghĩa là nó có thể được sử dụng khi bị căng, chẳng hạn như khi người dùng đang tập thể dục.
Vì loại vải dệt co giãn nên rất thấm hút, giữ lại rất nhiều mồ hôi, do đó pin vẫn được cung cấp năng lượng ngay cả khi tốc độ đổ mồ hôi không nhất quán. Điều này rất quan trọng đối với hoạt động ổn định vì lượng mồ hôi con người tiết ra có thể thay đổi và phụ thuộc vào vùng cơ thể, điều kiện môi trường và thời gian trong ngày.
Giáo sư Lee nói thêm: “Thiết bị của chúng tôi có thể bền hơn so với công nghệ hiện tại, vì chúng tôi đã cho thấy nó có thể chịu được căng thẳng từ các hoạt động hàng ngày của người đeo và tiếp xúc nhiều lần với căng thẳng hoặc mồ hôi.
“Kích thước mỏng của pin cũng giải quyết được hai vấn đề trong có thể mặc được công nghệ: pin nút truyền thống là một vấn đề để đạt được kiểu dáng đẹp thẩm mỹ hấp dẫn người tiêu dùng, trong khi pin mỏng hơn làm giảm khả năng mang đủ điện của mặt hàng trong suốt cả ngày. ”
Các nhà nghiên cứu có kế hoạch khám phá sâu hơn về tác động của các thành phần khác của mồ hôi người và các yếu tố như thân nhiệt có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của pin như thế nào.
Cục Thời báo ELE
ELE Times cung cấp một phạm vi toàn cầu về Điện tử, Công nghệ và Thị trường. Ngoài việc cung cấp các bài báo chuyên sâu, ELE Times thu hút lượng khán giả lớn nhất, đủ điều kiện và tương tác cao trong ngành, những người đánh giá cao nội dung phù hợp, kịp thời và các định dạng phổ biến của chúng tôi. ELE Times giúp bạn nâng cao nhận thức, thúc đẩy lưu lượng truy cập, truyền đạt sản phẩm của bạn đến đúng đối tượng, tạo khách hàng tiềm năng và bán sản phẩm của bạn tốt hơn.
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminPhát triển Hệ thống Quản lý Tiếp cận và Nhận dạng Xe Thông minh (IAM)
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminCông ty an ninh mạng Norton mua Avast với giá hơn 8 tỷ USD
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminXiaomi ra mắt CyberDog: Robot bốn chân có thể điều khiển được
-
Cục Thời báo ELEhttps://www.eletimes.com/author/adminTắc kè hoa robot mềm thay đổi màu sắc theo thời gian thực để phù hợp với nền