Một bước đột phá đáng kể trong lĩnh vực này đến từ nhóm nghiên cứu do Lee Seok Woo đứng đầu tại Trường Kỹ thuật Điện và Điện tử của NTU. Họ đã phát triển một loại pin không chứa kim loại cho kính áp tròng thông minh có thể được sạc bằng nước mắt của người dùng.
Loại pin này được chế tạo từ vật liệu tương thích sinh học và được phủ một lớp gốc glucose. Lớp phủ phản ứng với các ion natri và clorua có trong nước mắt, tạo ra điện thông qua enzyme.
Phương thức hoạt động
Pin sạc bằng nước mắt cải tiến hoạt động thông qua sự kết hợp giữa phản ứng enzym và phản ứng tự khử. Lớp phủ glucose trên pin phản ứng với các ion trong nước mắt để tạo ra điện tích.
Phương pháp này đảm bảo rằng cả hai điện cực của pin đều được sạc đồng thời, một cải tiến đáng kể so với các kỹ thuật trước đây chỉ sạc một bên. Thiết kế này không chỉ giúp pin an toàn hơn và hiệu quả hơn mà còn tận dụng chất lỏng tự nhiên của cơ thể để duy trì năng lượng.
Cách tiếp cận mang tính cách mạng này giải quyết nhiều hạn chế của nguồn năng lượng truyền thống dành cho kính áp tròng thông minh. Pin siêu mỏng, có kích thước khoảng 0.5 mm và linh hoạt, vừa vặn thoải mái trong kính áp tròng.
Nó tạo ra dòng điện 45 microampe và công suất tối đa là 201 microwatt, đủ để cung cấp năng lượng cho ống kính suốt cả ngày. Hơn nữa, nó có thể được sạc lại bằng cách chỉ cần đặt ống kính vào dung dịch muối qua đêm, đảm bảo nó bắt đầu được sạc đầy mỗi ngày.
Chi tiết kỹ thuật
Thông số kỹ thuật của pin
Pin sạc bằng nước mắt do các nhà nghiên cứu của NTU phát triển có thông số kỹ thuật ấn tượng khiến nó phù hợp để tích hợp vào kính áp tròng thông minh.
Pin cực kỳ mỏng, có kích thước khoảng 0.5 mm, tương đương với độ dày của kính áp tròng. Thiết kế siêu mỏng này đảm bảo ống kính vẫn mang lại cảm giác thoải mái cho người đeo đồng thời tích hợp các chức năng điện tử tiên tiến.
Pin tạo ra dòng điện 45 microampe và công suất tối đa là 201 microwatt.
Những con số này đủ để cung cấp năng lượng cho kính áp tròng thông minh sử dụng cả ngày. Công suất đầu ra này hỗ trợ các chức năng cơ bản như truyền dữ liệu và các tính năng có thể nâng cao hơn như màn hình thực tế tăng cường và cảm biến theo dõi sức khỏe.
Khía cạnh đổi mới của loại pin này nằm ở cơ chế sạc kép. Nó có thể được sạc lại bằng cả phương pháp có dây thông thường và phương pháp hóa học sử dụng nước mắt của người dùng.
Phương pháp hóa học sử dụng lớp phủ gốc glucose trên pin, phản ứng với các ion natri và clorua có trong nước mắt. Phản ứng này tạo ra điện tích giúp bổ sung năng lượng cho pin.
Về mặt thực tế, pin có thể kéo dài tuổi thọ thêm một giờ sau mỗi 12 giờ sử dụng khi tiếp xúc với nước mắt của người dùng.
Để sạc mạnh hơn, thấu kính có thể được ngâm qua đêm trong dung dịch muối được làm giàu với các ion glucose, kali và natri. Điều này đảm bảo pin được sạc đầy và sẵn sàng cho một ngày sử dụng mới vào mỗi buổi sáng.
Tính linh hoạt và hiệu quả của cơ chế sạc này khiến nó đặc biệt có lợi cho kính áp tròng thông minh vì nó tận dụng chất lỏng tự nhiên của cơ thể để duy trì năng lượng mà không cần các bộ phận cồng kềnh hoặc nặng nề.
Pin sạc bằng nước mắt do các nhà nghiên cứu của NTU phát triển bao gồm các vật liệu tương thích sinh học, đảm bảo an toàn khi sử dụng cho kính áp tròng. Cải tiến cốt lõi của pin nằm ở lớp phủ gốc glucose, phản ứng với các ion natri và clorua có trong nước mắt để tạo ra điện.
Phản ứng enzyme này không chỉ hiệu quả mà còn an toàn, tránh sử dụng các kim loại độc hại có thể gây nguy hiểm cho mắt. Bản chất tương thích sinh học của vật liệu được sử dụng có nghĩa là pin có thể được tích hợp vào ống kính mà không gây kích ứng hoặc phản ứng bất lợi.
Hiệu quả năng lượng và tuổi thọ
Hiệu suất năng lượng của pin là đáng chú ý. Nó có thể tạo ra dòng điện 45 microampe và công suất đầu ra tối đa là 201 microwatt, đủ để cung cấp năng lượng cho các chức năng cơ bản trong kính áp tròng thông minh.
Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm sử dụng dung dịch xé mô phỏng, người ta nhận thấy rằng cứ sau 200 giờ đeo, tuổi thọ pin có thể được kéo dài thêm một giờ. Pin có thể chịu được tới XNUMX chu kỳ sạc-xả, mang lại tuổi thọ hợp lý cho việc sử dụng thường xuyên.
