Nanogenerator milik Advanced Technology Institute (Kredit: Universitas Surrey)
GUILDFORD, Inggris Raya — Berolahraga memiliki banyak manfaat kesehatan. Tak lama lagi, olahraga dapat membantu menurunkan tagihan listrik Anda! Daripada menghabiskan waktu berjam-jam untuk mengisi daya perangkat yang dapat dikenakan, para ilmuwan dari Inggris telah mengembangkan perangkat nano yang menghasilkan listrik yang berasal dari energi lari.
Nanogenerator yang fleksibel dapat menjadi sama bermanfaatnya dalam menciptakan energi bersih seperti sel surya. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan dalam Energi Nanopara peneliti menunjukkan bahwa nanogenerator baru memiliki peningkatan 140 kali lipat dalam daya isi ulang daripada nanogenerator tradisional.
Perangkat ini mengubah sedikit energi mekanik menjadi listrik. Nanogenerator tradisional menghasilkan daya sebesar 10 miliwatt, tetapi para peneliti menemukan bahwa nanoteknologi baru ini meningkatkan daya listrik hingga 1.000 miliwatt. Konversi yang tinggi menjadi daya listrik membuat nanogenerator baru ini mampu memberi daya pada perangkat seperti jam tangan pintar secara teratur.
“Yang benar-benar menarik adalah bahwa perangkat kecil kami dengan kepadatan pemanenan energi tinggi suatu hari nanti dapat menyaingi kekuatan panel surya dan dapat digunakan untuk menjalankan apa saja mulai dari sensor bertenaga sendiri hingga sistem rumah pintar yang berjalan tanpa perlu mengganti baterai,” jelas Md Delowar Hussain, seorang peneliti di Universitas Surrey dan penulis utama studi tersebut, dalam rilis media.
Para peneliti menciptakan nanogenerator triboelektrik yang mengumpulkan dan mengubah energi dari gerakan sehari-hari menjadi listrik. Generator ini menggunakan bahan-bahan yang menjadi bermuatan listrik saat bersentuhan dan kemudian terpisah. Bayangkan bagaimana menggosokkan balon pada rambut seseorang membuatnya saling menempel karena listrik statis.
Alih-alih satu elektroda yang menyalurkan energi dengan sendirinya, perangkat baru ini memiliki relai pekerja yang mengubah energi mekanis, seperti berlari, menjadi listrik. Setiap elektroda mengumpulkan muatan dan kemudian menyalurkannya ke elektroda berikutnya. Muatan yang terkumpul menciptakan lebih banyak energi dalam suatu proses yang dikenal sebagai efek regenerasi muatan.
Hussain mengatakan tujuan akhirnya adalah menggunakan nanogenerator ini untuk menangkap dan menggunakan energi dari gerakan sehari-hari, seperti lari pagi, getaran mekanis, gelombang laut, atau membuka pintu.
“Inovasi utama pada nanogenerator kami adalah penyempurnaan teknologi dengan 34 kolektor energi kecil menggunakan teknik laser yang dapat ditingkatkan skalanya untuk diproduksi guna meningkatkan efisiensi energi lebih jauh,” kata Hussain.
Saat ini, para peneliti tengah berupaya meluncurkan perusahaan yang menggunakan nanogenerator seperti yang ada dalam penelitian ini untuk menciptakan sensor perawatan kesehatan yang bertenaga sendiri dan non-invasif. Perangkat ini kemudian dapat diperluas ke bagian lain dari teknologi kesehatan.
Ringkasan Makalah
Metodologi
Para peneliti mengembangkan jenis pemanen energi khusus yang disebut triboelectric nanogenerator (TENG). Perangkat ini menangkap energi mekanis dari gerakan, seperti berjalan atau getaran, dan mengubahnya menjadi listrik. Inovasi utama dalam penelitian ini adalah penggunaan susunan elektroda yang saling bertautan, yang merupakan struktur kecil seperti sisir yang meningkatkan kemampuan perangkat untuk menghasilkan daya.
Tim bereksperimen dengan konfigurasi yang berbeda dari susunan elektroda ini, memvariasikan celah antara “jari” dan jumlah pasangan elektroda, untuk memaksimalkan daya keluaran. Mereka juga menggunakan laser untuk mengukir pola-pola ini secara tepat pada material yang fleksibel, sehingga memungkinkan produksi massal perangkat tersebut.
Hasil Utama
Studi tersebut menemukan bahwa dengan merancang susunan elektroda secara cermat, daya keluaran pemanen energi dapat ditingkatkan lebih dari 100 kali lipat dibandingkan dengan desain tradisional. Peningkatan ini signifikan karena berarti perangkat ini sekarang dapat menghasilkan daya yang cukup untuk disejajarkan dengan panel surya kecil, sehingga jauh lebih praktis untuk penggunaan sehari-hari. Para peneliti menguji berbagai konfigurasi dan mengidentifikasi desain terbaik yang memaksimalkan daya keluaran sekaligus tetap efisien untuk diproduksi.
Keterbatasan Studi
Pertama, eksperimen dilakukan dalam kondisi terkendali, sehingga kinerja perangkat ini dalam pengaturan dunia nyata dapat bervariasi. Selain itu, bahan yang digunakan, meskipun efektif, mungkin memerlukan penyempurnaan lebih lanjut untuk memastikan daya tahan jangka panjang dan efektivitas biaya. Studi ini juga berfokus pada parameter desain tertentu, sehingga mungkin ada faktor lain yang dapat lebih meningkatkan atau membatasi kinerja perangkat ini.
Diskusi & Kesimpulan
Penelitian ini menunjukkan lompatan maju yang signifikan dalam efisiensi nanogenerator triboelektrik. Dengan mengoptimalkan desain susunan elektroda, tim tersebut mampu mencapai keluaran daya yang membuat perangkat ini lebih dekat menjadi alternatif yang layak untuk sumber energi tradisional seperti baterai atau panel surya kecil.
Hal ini dapat memiliki berbagai macam aplikasi, mulai dari memberi daya pada perangkat yang dapat dikenakan hingga menyediakan energi di lokasi terpencil. Studi ini menyoroti pentingnya desain yang tepat dalam meningkatkan kinerja pemanen energi dan membuka pintu bagi inovasi lebih lanjut di bidang ini.
Pendanaan & Pengungkapan
Penelitian ini didanai oleh Advanced Technology Institute, Departemen Teknik Listrik dan Elektronik di University of Surrey. Penulis telah menyatakan bahwa tidak ada konflik kepentingan yang terkait dengan penelitian ini. Pekerjaan ini dilakukan sebagai bagian dari upaya berkelanjutan universitas untuk mengembangkan solusi energi yang berkelanjutan dan dapat ditingkatkan.
