betapa lembut gerakan tubuh akan mengisi daya ponsel Anda


Newswise – Para peneliti telah menemukan cara untuk menghasilkan serat nilon yang cukup pintar untuk menghasilkan listrik dari gerakan tubuh yang sederhana, membuka jalan bagi pakaian pintar yang akan memantau kesehatan kita melalui sensor miniatur dan mengisi daya perangkat kita tanpa sumber daya eksternal.

Penemuan ini – kolaborasi antara Universitas Bath, Institut Max Planck untuk Penelitian Polimer di Jerman dan Universitas Coimbra di Portugal – didasarkan pada pekerjaan terobosan pada nilon piezoelektrik yang diproses solusi yang dipimpin oleh Profesor Kamal Asadi dari Departemen Fisika di Bath dan mantan mahasiswa PhD Saleem Anwar.

Piezoelektrik menggambarkan fenomena dimana energi mekanik diubah menjadi energi listrik. Sederhananya, ketika Anda mengetuk atau mendistorsi bahan piezoelektrik, itu menghasilkan muatan. Tambahkan sirkuit dan daya dapat diambil, disimpan dalam kapasitor misalnya dan kemudian digunakan – misalnya, untuk memberi daya pada ponsel Anda.

Saat mengenakan pakaian piezoelektrik, seperti kemeja, bahkan gerakan sederhana seperti mengayunkan lengan akan menyebabkan distorsi yang cukup pada serat kemeja untuk menghasilkan listrik.

Profesor Asadi berkata: “Ada permintaan yang meningkat untuk tekstil elektronik yang cerdas, tetapi menemukan serat bahan elektronik yang murah dan mudah didapat yang cocok untuk pakaian modern merupakan tantangan bagi industri tekstil.

“Bahan piezoelektrik merupakan kandidat yang baik untuk pemanenan energi dari getaran mekanis, seperti gerakan tubuh, tetapi sebagian besar bahan ini adalah keramik dan mengandung timbal, yang beracun dan membuat integrasi mereka dalam elektronik atau pakaian yang dapat dikenakan menjadi menantang.”

Para ilmuwan telah mengetahui sifat piezoelektrik nilon sejak 1980-an, dan fakta bahwa bahan ini bebas timbal dan tidak beracun membuatnya sangat menarik. Namun, kain sutra buatan manusia yang sering dikaitkan dengan kaos murah dan stoking wanita adalah “bahan yang sangat sulit ditangani”, menurut Profesor Asadi.

“Tantangannya adalah menyiapkan serat nilon yang mempertahankan sifat piezoelektriknya,” ujarnya.

Dalam bentuk polimer mentahnya, nilon adalah bubuk putih yang dapat dicampur dengan bahan lain (alami atau buatan manusia) dan kemudian dicetak menjadi berbagai produk, mulai dari pakaian dan bulu sikat gigi hingga kemasan makanan dan suku cadang mobil. Saat nilon direduksi menjadi bentuk kristal tertentu yang menjadi piezoelektrik. Metode yang mapan untuk membuat kristal nilon ini adalah dengan melelehkan, mendinginkan dengan cepat, dan kemudian meregangkan nilon tersebut. Namun proses ini menghasilkan lempengan tebal (dikenal sebagai ‘film’) yang berbentuk piezoelektrik tetapi tidak cocok untuk pakaian. Nilon perlu direntangkan ke seutas benang untuk ditenun menjadi pakaian, atau ke film tipis untuk digunakan dalam perangkat elektronik yang dapat dikenakan.

Tantangan memproduksi film nilon piezoelektrik tipis dianggap tidak dapat diatasi, dan antusiasme awal untuk membuat pakaian nilon piezoelektrik berubah menjadi apatis, sehingga penelitian di bidang ini hampir terhenti pada tahun 1990-an.

Dalam sekejap, Profesor Asadi dan Bapak Anwar – seorang insinyur tekstil – mengambil pendekatan yang sama sekali baru untuk memproduksi film tipis nilon piezoelektrik. Mereka melarutkan bubuk nilon dalam pelarut asam daripada dengan melelehkannya. Namun, mereka menemukan bahwa film yang telah selesai mengandung molekul pelarut yang terkunci di dalam bahan, sehingga mencegah pembentukan fase piezoelektrik.

“Kami perlu menemukan cara untuk menghilangkan asam agar nilon dapat digunakan,” kata Profesor Asadi, yang memulai penelitian ini di Institut Max Planck untuk Penelitian Polimer di Jerman sebelum pindah ke Bath pada bulan September.

Secara kebetulan, pasangan tersebut menemukan bahwa dengan mencampurkan larutan asam dengan aseton (bahan kimia yang paling dikenal sebagai pengencer cat atau penghilang pernis kuku), mereka mampu melarutkan nilon dan kemudian mengekstrak asam secara efisien, meninggalkan lapisan nilon dalam fase piezoelektrik.

“Aseton berikatan sangat kuat dengan molekul asam, jadi ketika aseton diuapkan dari larutan nilon, ia mengambil asam. Yang tersisa adalah nilon dalam fase kristal piezoelektriknya. Langkah selanjutnya adalah mengubah nilon menjadi benang dan kemudian mengintegrasikannya ke dalam kain. “

Mengembangkan serat piezoelektrik adalah langkah besar untuk dapat memproduksi tekstil elektronik dengan aplikasi yang jelas di bidang perangkat elektronik yang dapat dikenakan. Tujuannya adalah untuk mengintegrasikan elemen elektronik, seperti sensor, ke dalam kain, dan untuk menghasilkan daya saat kita sedang bergerak. Kemungkinan besar, listrik yang dipanen dari serat pakaian piezoelektrik akan disimpan dalam baterai yang terletak di saku. Baterai ini kemudian akan terhubung ke perangkat baik melalui kabel atau tanpa kabel.

“Di tahun-tahun mendatang, kami dapat menggunakan T-shirt kami untuk memberi daya pada perangkat seperti ponsel kami saat kami berjalan di hutan, atau untuk memantau kesehatan kami,” kata Profesor Asadi.

###


Diposting Oleh : https://singaporeprize.co/

About the author