Znaczącego przełomu w tej dziedzinie dokonał zespół badawczy kierowany przez Lee Seoka Woo ze Szkoły Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej NTU. Opracowali bezmetalową baterię do inteligentnych soczewek kontaktowych, którą można ładować łzami użytkownika.
Bateria ta jest wykonana z biokompatybilnych materiałów i pokryta warstwą na bazie glukozy. Powłoka reaguje z jonami sodu i chloru obecnymi we łzach, wytwarzając energię elektryczną za pomocą enzymu.
Jak to działa
Innowacyjny akumulator ładowany łzami działa poprzez kombinację reakcji enzymatycznych i samoredukcyjnych. Powłoka glukozowa akumulatora reaguje z jonami zawartymi w łzach, wytwarzając ładunek elektryczny.
Metoda ta zapewnia jednoczesne ładowanie obu elektrod akumulatora, co stanowi znaczną poprawę w porównaniu z poprzednimi technikami, w których ładowana była tylko jedna strona. Taka konstrukcja nie tylko sprawia, że bateria jest bezpieczniejsza i bardziej wydajna, ale także wykorzystuje naturalne płyny ustrojowe do utrzymania mocy.
To rewolucyjne podejście rozwiązuje wiele ograniczeń tradycyjnych źródeł zasilania inteligentnych soczewek kontaktowych. Bateria jest wyjątkowo cienka, ma około 0.5 mm grubości i jest elastyczna, dzięki czemu doskonale mieści się w soczewce kontaktowej.
Wytwarza prąd o natężeniu 45 mikroamperów i maksymalną moc wyjściową 201 mikrowatów, wystarczającą do zasilania soczewki przez cały dzień. Co więcej, można go naładować, po prostu umieszczając soczewkę w roztworze soli fizjologicznej na noc, dzięki czemu będziesz mieć pewność, że każdego dnia będzie w pełni naładowany.
Dane Techniczne
Bateria naładowana łzami opracowana przez badaczy z NTU może pochwalić się imponującymi specyfikacjami technicznymi, dzięki czemu nadaje się do integracji z inteligentnymi soczewkami kontaktowymi.
Bateria jest niezwykle cienka, ma grubość około 0.5 mm, co jest porównywalne z grubością samej soczewki kontaktowej. Ta wyjątkowo cienka konstrukcja zapewnia wygodę użytkownika, a jednocześnie zawiera zaawansowane funkcje elektroniczne.
Bateria generuje prąd o natężeniu 45 mikroamperów i maksymalnej mocy wyjściowej 201 mikrowatów.
Liczby te wystarczą, aby zasilić inteligentną soczewkę kontaktową na cały dzień użytkowania. Ta moc wyjściowa obsługuje podstawowe funkcje, takie jak transmisja danych i potencjalnie bardziej zaawansowane funkcje, takie jak wyświetlacze rzeczywistości rozszerzonej i czujniki monitorujące stan zdrowia.
Innowacyjny aspekt tego akumulatora polega na jego podwójnym mechanizmie ładowania. Można go ładować zarówno zwykłą metodą przewodową, jak i metodą chemiczną z udziałem łez użytkownika.
Metoda chemiczna wykorzystuje powłokę na bazie glukozy, która reaguje z jonami sodu i chloru obecnymi we łzach. W wyniku tej reakcji powstaje ładunek elektryczny, który uzupełnia energię akumulatora.
W praktyce bateria może wydłużyć jej żywotność o dodatkową godzinę na każde dwanaście godzin użytkowania pod wpływem łez użytkownika.
W celu intensywniejszego ładowania soczewkę można namoczyć na noc w roztworze soli wzbogaconym jonami glukozy, potasu i sodu. Dzięki temu każdego ranka akumulator będzie w pełni naładowany i gotowy do pracy na nowy dzień.
Elastyczność i wydajność tego mechanizmu ładowania sprawiają, że jest on szczególnie korzystny w przypadku inteligentnych soczewek kontaktowych, ponieważ wykorzystuje naturalne płyny ustrojowe do podtrzymania zasilania bez konieczności stosowania nieporęcznych lub ciężkich komponentów.
Skład i mechanizm baterii
Bateria naładowana łzami opracowana przez badaczy z NTU składa się z biokompatybilnych materiałów, dzięki czemu można ją bezpiecznie stosować w soczewkach kontaktowych. Podstawową innowacją akumulatora jest jego powłoka na bazie glukozy, która reaguje z jonami sodu i chloru znajdującymi się we łzach, wytwarzając energię elektryczną.
Ta reakcja enzymatyczna jest nie tylko skuteczna, ale także bezpieczna i pozwala uniknąć stosowania szkodliwych metali, które mogłyby stanowić ryzyko dla oka. Biokompatybilność zastosowanych materiałów oznacza, że baterię można zintegrować z soczewką, nie powodując podrażnień ani niepożądanych reakcji.
Efektywność energetyczna i trwałość
Na uwagę zasługuje wydajność energetyczna akumulatora. Może wytwarzać prąd o natężeniu 45 mikroamperów i maksymalnej mocy wyjściowej 201 mikrowatów, co jest wystarczające do zasilania podstawowych funkcji inteligentnych soczewek kontaktowych.
W testach laboratoryjnych z użyciem symulowanych roztworów łez stwierdzono, że każde dwanaście godzin użytkowania pozwala wydłużyć żywotność baterii o dodatkową godzinę. Bateria wytrzymuje do 200 cykli ładowania i rozładowania, zapewniając rozsądną żywotność przy regularnym użytkowaniu.
