"Patch" Elektronik, Pengatur Suhu Otomatis

Patch Pendingin dan pemanas suhu dapat berfungsi sebagai termostat pribadi dan menghemat energi.

Insinyur di University of California San Diego, California, Amerika Serikat, berhasil mengembangkan patch/tambalan yang dapat dikenakan secara multifungsi, yakni sebagai pendinginan dan pemanasan pribadi di rumah, kantor atau saat bepergian. Patch lembut dan elastis ini mampu mendinginkan atau menghangatkan kulit pengguna hingga suhu yang nyaman.

Didukung dengan baterai yang fleksibel dan dapat diregangkan serta bisa disematkan pada pakaian. Para peneliti mengatakan memakainya bisa membantu menghemat energi AC dan alat pemanas ruangan.

Karya ini diterbitkan di jurnal Science Advances, pekan lalu. "Jenis perangkat ini dapat meningkatkan kenyamanan termal pribadi Anda apakah Anda bepergian pada hari yang panas atau merasa terlalu dingin di kantor Anda," kata Renkun Chen, seorang profesor teknik mesin dan kedirgantaraan di UC San Diego yang memimpin penelitian.

Perangkat ini juga bisa menghemat energi. "Jika memakai perangkat ini dapat membuat Anda merasa nyaman dalam kisaran suhu yang lebih luas,. Anda tidak perlu terlalu sering menurunkan termostat di musim panas atau mendongkrak panas di musim dingin," kata Chen.

Ada berbagai perangkat pendingin dan pemanas pribadi di pasaran, tetapi mereka bukan yang paling nyaman untuk dipakai atau dibawa-bawa. Beberapa menggunakan kipas, dan beberapa perlu direndam atau diisi dengan cairan seperti air.

Chen dan tim peneliti di UC San Diego Jacobs School of Engineering mendesain perangkat mereka agar nyaman dan nyaman dipakai. Ini fleksibel, ringan dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam pakaian.

Patch terbuat dari paduan termoelektrik - bahan yang menggunakan listrik untuk membuat perbedaan suhu dan sebaliknya - terjepit di antara lembaran elastomer yang elastis. Perangkat secara fisik mendinginkan atau memanaskan kulit hingga suhu yang dipilih pemakai.

"Anda bisa meletakkan ini di tempat-tempat yang cenderung menghangat atau mendingin lebih cepat daripada bagian tubuh lainnya, seperti punggung, leher, kaki atau lengan, agar tetap nyaman ketika terlalu panas atau dingin," kata Sahngki Hong, alumnus teknik mesin UC San Diego yang bekerja pada proyek tersebut sebagai mahasiswa PhD di lab Chen.

Para peneliti menanamkan prototipe patch ini ke dalam gelang jala dan mengujinya pada subjek laki-laki. Pengujian dilakukan di lingkungan yang dikontrol suhu.

Dalam dua menit, patch tersebut mampu mendinginkan kulit penguji hingga suhu yang ditetapkan, 89,6 derajat Fahrenheit. Itu membuat kulit penguji pada suhu itu karena suhu sekitar bervariasi antara 71,6 dan 96,8 derajat Fahrenheit.

Pakaian Pintar

Tujuan utamanya adalah untuk menggabungkan beberapa patch menjadi satu untuk menciptakan pakaian cerdas yang dapat dikenakan untuk pendinginan dan pemanasan yang dipersonalisasi. Jadi para insinyur merancang patch elektronik lunak yang dapat meregangkan, menekuk, dan memutar tanpa mengurangi fungsi elektroniknya.

Karya ini merupakan kolaborasi antara beberapa kelompok penelitian di Fakultas Teknik UC San Diego Jacobs. Laboratorium Chen, yang selama ini memimpin dalam penelitian dan mendalami teknologi transfer panas.

Mereka bekerja sama dengan profesor rekayasa nano Sheng Xu, seorang ahli dalam bidang elektronik yang dapat diregangkan, Shirley Meng, seorang ahli dalam teknologi baterai, Ping Liu, yang juga seorang ahli baterai, dan Joseph Wang, seorang ahli sensor yang dapat dipakai.

Para peneliti membangun patch dengan mengambil pilar kecil bahan termoelektrik (terbuat dari paduan bismuth telluride), menyoldernya ke strip elektroda tembaga tipis, dan menempelkannya di antara dua lembar elastomer.

Seprai dirancang khusus untuk menghasilkan panas yang lembut dan elastis. Para peneliti menciptakan lembaran dengan mencampur bahan karet yang disebut Ecoflex dengan bubuk aluminium nitrida, bahan dengan konduktivitas termal yang tinggi.

Patch menggunakan arus listrik untuk memindahkan panas dari satu lembar elastomer ke yang lain. Saat arus mengalir melintasi pilar-pilar telluride bismut, ia mendorong panas bersamanya, menyebabkan satu sisi tambalan memanas dan yang lainnya mendingin.

"Untuk melakukan pendinginan, kita memiliki panas pompa saat ini dari sisi kulit ke lapisan yang menghadap ke luar," jelas Chen. "Untuk melakukan pemanasan, kita hanya membalikkan arus sehingga pompa panas ke arah lain."

Tambalan ini ditenagai oleh baterai yang fleksibel, yang terbuat dari berbagai sel koin yang semuanya dihubungkan oleh kabel tembaga berbentuk pegas dan tertanam dalam bahan yang dapat diregangkan.

Menghemat Energi

Satu patch berukuran 5 + 5 cm dan menggunakan daya hingga 0,2 watt. Tim Chen memperkirakan dibutuhkan 144 patch untuk membuat rompi pendingin.

Rompi pendingin ini akan menggunakan total sekitar 26 watt untuk membuat setiap orang tetap dingin pada hari yang panas. Sebagai perbandingan, sistem pengkondisian udara konvensional menggunakan puluhan kilowatt untuk mendinginkan seluruh kantor.

Lebih hemat energi untuk mendinginkan seseorang daripada ruangan besar, catat para peneliti. "Jika hanya ada segelintir penghuni di ruangan itu, Anda pada dasarnya mengonsumsi ribuan watt per orang untuk pendinginan. Perangkat seperti patch ini bisa secara drastis mengurangi tagihan pendinginan," kata Chen.

Tim sekarang sedang mengerjakan patch yang dapat kembangkan menjadi rompi pemanas. Mereka berharap untuk mengkomersilkan teknologi dalam beberapa tahun ke depan.

"Kami telah memecahkan masalah mendasar, sekarang kami menangani masalah teknik besar - elektronik, perangkat keras, dan mengembangkan aplikasi seluler untuk mengontrol suhu," kata Chen. nik/berbagai sumber/E-6