Biodegradable 3D‑Printed Mini‑Battery: Eco‑Friendly Power for Future Microdevices
Jumlah mikrodevise yang mentransmisikan data akan meningkat drastis dalam beberapa tahun mendatang. Semua perangkat ini membutuhkan energi tetapi jumlah baterai akan memberikan dampak besar terhadap lingkungan. Peneliti telah mengembangkan mini-kapasitor terbiodegradasi yang dapat menyelesaikan masalah ini. Baterai baru terdiri dari karbon, selulosa, gliserin, dan garam dapur dan diproduksi menggunakan printer 3D.
Perangkat pembuatan adalah printer 3D komersial yang dimodifikasi yang mencampur campuran nanofiber selulosa dan nanokristal selulosa, plus karbon dalam bentuk karbon hitam, grafit, dan karbon aktif. Untuk mencairkan semuanya, peneliti menggunakan gliserin, air, dan dua jenis alkohol serta secuil garam dapur untuk konduktivitas ionik.
Untuk membangun superkapasitor yang berfungsi dari bahan-bahan ini, diperlukan empat lapisan, semuanya mengalir keluar dari printer 3D satu demi satu: substrat lentur, lapisan konduktif, elektroda, dan akhirnya elektrolit. Seluruhnya kemudian dilipat seperti sandwich, dengan elektrolit di tengah.
Mini-kapasitor dapat menyimpan listrik selama jaman dan sudah dapat mendayakan jam digital kecil. Ia dapat menahan ribuan siklus charge dan discharge dan tahun penyimpanan, bahkan dalam suhu beku, dan tahan terhadap tekanan dan getaran. Ketika baterai tidak lagi diperlukan, dapat dibuang ke kompos atau dibiarkan di alam. Setelah dua bulan, kapasitor akan terurai, tinggal beberapa partikel karbon yang terlihat.
Bahan gel ini tidak hanya merupakan bahan baku terbarukan yang ramah lingkungan tetapi kimia internalnya membuatnya sangat serbaguna. Superkapasitor segera dapat menjadi komponen kunci untuk Internet of Things. Kapasitor semacam ini dapat diisi daya secara singkat menggunakan medan elektromagnetik, misalnya, dan kemudian menyediakan daya untuk sensor atau mikro-transmiter selama jaman. Ini dapat digunakan, misalnya, untuk memeriksa isi paket individu selama pengiriman. Memungkinkan sensor dalam pemantauan lingkungan atau pertanian juga dapat dipikirkan — tidak perlu mengumpulkan baterai ini lagi, karena dapat dibiarkan di alam untuk terurai.
Jumlah mikrodevise elektronik juga akan meningkat karena penggunaan yang jauh lebih luas dari diagnostik laboratorium dekat pasien (point-of-care testing), yang saat ini sedang berkembang pesat. Alat uji kecil untuk digunakan di samping ranjang atau alat uji mandiri untuk penderita diabetes termasuk di antaranya.
