Memanfaatkan Panas Tubuh untuk Nyalakan Gawai

Ilmuwan dari Australia baru-baru ini berhasil mengembangkan teknologi  yang dapat memberi daya pada gawai dengan menggunakan panas tubuh sehingga menghilangkan kebutuhan akan baterai.

Sebuah tim peneliti dari Queensland University of Technology (QUT) baru-baru ini berhasil mengembangkan sebuah film ultratipis dan fleksibel yang dapat memberi daya pada gawai yang dapat dikenakan generasi berikutnya dengan menggunakan panas tubuh sehingga menghilangkan kebutuhan akan baterai.

Teknologi ini juga dapat digunakan untuk mendinginkan chip elektronik hingga membantu telepon pintar dan komputer bekerja lebih efisien.

Profesor Zhi-Gang Chen, yang penelitian baru timnya diterbitkan dalam jurnal bergengsi Science, mengatakan bahwa terobosan tersebut mengatasi tantangan besar dalam menciptakan perangkat termoelektrik fleksibel yang bisa mengubah panas tubuh menjadi listrik. 

“Perangkat termoelektrik yang fleksibel dapat dikenakan dengan nyaman di kulit dan secara efektif mampu mengubah perbedaan suhu antara tubuh manusia dan udara sekitar menjadi listrik,” kata Profesor Chen seperti dikutip dari laman sciencedaily edisi 12 Desember lalu.

“Mereka juga dapat diterapkan di ruang sempit, seperti di dalam komputer atau ponsel, untuk membantu mendinginkan chip dan meningkatkan kinerjanya,” imbuh dia.

Profesor Chen pun mengungkapkan bahwa aplikasi potensial lainnya mencakup pemanfaatan termal pribadi di mana panas tubuh dapat memberi daya pada sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin udara, yang praktis dapat kita dikenakan.

“Namun, berbagai tantangan seperti fleksibilitas yang terbatas, proses produksi yang rumit, biaya yang tinggi, dan kinerja yang kurang memadai, telah menghambat perangkat ini untuk mencapai skala komersial,” ungkap dia.

Sebagian besar penelitian di bidang ini difokuskan pada termoelektrik berbasis bismut telurida, yang dihargai karena sifatnya yang tinggi dalam mengubah panas menjadi listrik sehingga ideal untuk aplikasi berdaya rendah seperti monitor detak jantung, pemantau suhu atau gerakan.

Dalam studi ini, tim memperkenalkan teknologi hemat biaya untuk membuat film termoelektrik fleksibel dengan menggunakan kristal kecil (nanobinders) yang membentuk lapisan lembaran bismut telurida yang konsisten sehingga bisa meningkatkan efisiensi dan fleksibilitas.

“Kami menciptakan film berukuran A4 yang dapat dicetak dengan kinerja termoelektrik tertinggi, fleksibilitas luar biasa, skalabilitas, dan biaya rendah, hingga menjadikannya salah satu termoelektrik fleksibel terbaik yang tersedia,” kata Profesor Chen.

Tim tersebut menggunakan sintesis solvotermal, sebuah teknik yang membentuk nanokristal dalam pelarut di bawah suhu dan tekanan tinggi, dikombinasikan dengan “sablon” dan “sintering.”

Metode sablon memungkinkan produksi film dalam skala besar, sementara sintering memanaskan film hingga mendekati titik leleh, mengikat partikel-partikel tersebut bersama-sama.

Menurut Wenyi Chen, teknik mereka juga dapat bekerja dengan sistem lain seperti termoelektrik berbasis perak selenida, yang berpotensi lebih murah dan lebih berkelanjutan daripada bahan tradisional.

“Fleksibilitas material ini menunjukkan berbagai kemungkinan yang ditawarkan pendekatan kami untuk memajukan teknologi termoelektrik fleksibel,” tutur dia.

Termoelektrik Fleksibel

Penelitian yang dipimpin Profesor Chen ini sebenarnya fokus untuk memecahkan tantangan penting dalam pengembangan perangkat termoelektrik yaitu menciptakan sistem fleksibel yang dapat mengubah panas menjadi listrik secara efisien.

Perangkat ini dapat merevolusi perangkat elektronik yang dapat dikenakan dengan menawarkan sumber energi berkelanjutan, sekaligus memungkinkan pendinginan chip yang efisien untuk meningkatkan kinerja perangkat.

Penelitian ini melibatkan kontribusi dari tim ahli yang beragam, termasuk Dr Xiao-Lei Shi, Dr Meng Li, Yuanqing Mao, dan Qingyi Liu dari Pusat Penelitian ARC QUT yang meneliti Pembangkitan Daya Tanpa Emisi untuk Netralitas Karbon, Sekolah Kimia dan Fisika QUT, dan Pusat Ilmu Material QUT. Anggota tim peneliti lainnya adalah Ting Liu, Profesor Matthew Dargusch dan Profesor Jin Zou dari Universitas Queensland dan Profesor Gao Qing (Max) Lu dari Universitas Surrey.

Meskipun teknologi termoelektrik telah lama dipelajari, kelayakan komersialnya terhambat oleh berbagai masalah seperti fleksibilitas yang terbatas, biaya yang tinggi, dan kinerja yang tidak memadai.

Secara tradisional, para peneliti mengandalkan termoelektrik berbasis bismut telurida, yang dinilai karena kemampuannya untuk mengubah panas menjadi listrik secara efisien. Namun di lapangan, penskalaan teknologi ini untuk penggunaan praktis ternyata terbukti masih rumit.

Film termoelektrik fleksibel yang dibuat oleh tim QUT diharapkan bisa menjadi langkah maju yang signifikan dalam energi berkelanjutan dan teknologi pendinginan elektronik. Dengan menggabungkan bahan inovatif dan metode manufaktur, terobosan ini dapat membentuk kembali masa depan gawai yang dapat dikenakan.  ils/I-1