Peneliti Singapura kembangkan Baterai yang Dapat Diisi Ulang dengan Air Mata

Ilmuwan dari Universitas Teknologi Nanyang, Singapura (NTU Singapura) telah mengembangkan baterai fleksibel sehalus kornea manusia, yang menyimpan listrik ketika direndam dalam larutan garam, dan yang suatu hari nanti dapat menjadi sumber tenaga lensa kontak pintar.

Lensa kontak pintar adalah lensa kontak canggih yang mampu menampilkan informasi terlihat pada kornea kita dan dapat digunakan untuk mengakses realitas tertambah (augmented reality). Penggunaan saat ini termasuk membantu koreksi penglihatan, memantau kesehatan pemakai, dan mendeteksi serta mengobati penyakit bagi orang dengan kondisi kesehatan kronis seperti diabetes dan glaukoma. Di masa depan, lensa kontak pintar dapat dikembangkan untuk merekam dan mengirimkan segala sesuatu yang dilihat dan didengar oleh pemakai ke penyimpanan data berbasis cloud.

Namun, untuk mencapai potensi masa depan ini, baterai yang aman dan cocok harus dikembangkan untuk memberi daya pada lensa kontak pintar. Baterai isi ulang yang ada mengandalkan kabel dan berbahan dasar logam yang tidak cocok untuk digunakan di mata manusia, karena tidak nyaman dan membawa risiko bagi pengguna.

Baterai yang dikembangkan oleh NTU terbuat dari bahan-bahan biokompatibel dan tidak mengandung kabel atau logam berat beracun, seperti yang ada dalam baterai ion litium atau sistem pengisian nirkabel. Baterai ini memiliki lapisan berbasis glukosa yang bereaksi dengan ion natrium dan klorida dalam larutan garam yang mengelilinginya, sedangkan air yang ada dalam baterai berfungsi sebagai ‘kabel’ atau ‘sirkuit’ untuk menghasilkan listrik.

Baterai ini juga bisa diberi daya oleh air mata manusia karena mengandung ion natrium dan kalium, meskipun dalam konsentrasi lebih rendah. Dalam pengujian menggunakan larutan air mata tiruan, para peneliti menunjukkan bahwa umur baterai akan diperpanjang satu jam tambahan untuk setiap siklus pemakaian selama dua belas jam. Baterai ini juga bisa diisi daya secara konvensional dengan pasokan daya eksternal.

Profesor Lee Seok Woo, dari Sekolah Teknik Elektro dan Elektronika NTU, yang memimpin penelitian ini, mengatakan: “Penelitian ini dimulai dengan pertanyaan sederhana: apakah baterai lensa kontak dapat diisi ulang dengan air mata kita? Ada contoh serupa untuk baterai yang dapat mengisi sendiri, seperti baterai untuk teknologi wearable yang ditenagai oleh keringat manusia”.

Sistem pengisian daya baterai lensa kontak pintar paling umum memerlukan elektroda logam dalam lensa, yang berbahaya jika terpapar mata manusia yang telanjang. Sementara itu, mode lain untuk memberi daya pada lensa, pengisian induksi, memerlukan gulungan kumparan dalam lensa untuk mentransmisikan daya, mirip dengan pad charger pengisian nirkabel untuk smartphone. Baterai berbasis air mata tekag menghilangkan dua kekhawatiran potensial yang ditimbulkan oleh dua metode ini, sambil juga membebaskan ruang untuk inovasi lebih lanjut dalam pengembangan lensa kontak pintar.

Tim peneliti telah mengajukan paten melalui NTUitive, perusahaan inovasi dan enterpris NTU. Mereka juga sedang bekerja untuk mengkomersialkan penemuan mereka. Temuan tersebut diterbitkan dalam jurnal ilmiah Nano Energy pada bulan Juni 2023 dengan judul A tear-based battery charged by biofuel for smart contact lenses.

Mengubah Air Mata jadi Energi Listrik

Tim tersebut mendemonstrasikan penemuan mereka menggunakan air mata manusia tiruan. Baterai yang memiliki ketebalan sekitar 0,5 milimeter tersebut menghasilkan daya listrik dari air mata basal – air mata yang dikeluarkan terus menerus dan membentuk lapisan tipis di atas bola mata kita – agar perangkat yang tertanam dalam lensa dapat berfungsi.

Baterai yang fleksibel dan datar ini melepaskan listrik melalui proses yang disebut reduksi ketika lapisan glukosa oksidase-nya bereaksi dengan ion natrium dan klorida dalam air mata, menghasilkan daya dan arus di dalam lensa kontak.

Tim tersebut mendemonstrasikan bahwa baterai ini dapat menghasilkan arus sebesar 45 mikroampere dan daya maksimum sebesar 201 mikrowatt, yang cukup untuk memberi daya pada lensa kontak pintar.

Pengujian laboratorium menunjukkan bahwa baterai ini dapat diisi dan dikosongkan hingga 200 kali. Umumnya, baterai ion litium memiliki masa pakai sekitar 300 hingga 500 siklus pengisian.

Tim peneliti merekomendasikan agar baterai ditempatkan dalam larutan yang sesuai yang mengandung jumlah glukosa, natrium, dan kalium yang tinggi, selama setidaknya delapan jam saat pengguna sedang tidur, untuk mengisi daya.

Tim NTU akan melakukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan jumlah arus listrik yang dapat dihasilkan oleh baterai mereka. Mereka juga akan bekerja dengan beberapa perusahaan lensa kontak untuk menerapkan teknologi mereka.

Dalam sebuah metafora, baterai ini seperti pahlawan tak terlihat di balik kacamata dunia digital. Sama seperti air mata yang mengalir dalam keheningan, baterai ini diam-diam mengisi daya, seperti setetes inspirasi yang menciptakan energi. Dalam waktu tidur kita, seperti saat malam tiba, baterai ini menyerap glukosa dan ion-ion kehidupan, seperti bintang-bintang yang memenuhi langit gelap. Dan ketika mata terbuka, lensa kontak pintar berkedip dengan kecerdasan yang ditenagai oleh sumber daya tersembunyi ini, membawa kita ke dunia yang diperluas, seperti mimpi-mimpi yang menjelma menjadi kenyataan.

Referensi

Jeonghun Yun, Zongkang Li, Xinwen Miao, Xiaoya Li, Jae Yoon Lee, Wenting Zhao, Seok Woo Lee. A tear-based battery charged by biofuel for smart contact lenses. Nano Energy, 2023; 110: 108344 DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108344