Révolutionner les lentilles de contact intelligentes avec une batterie à larmes
Chercheurs àÀ Singapour (NTU Singapour) a créé une batterie flexible aussi mince qu'une cornée humaine. Ce dispositif innovant de stockage d'énergie se charge lorsqu'il est submergé dans une solution saline et a le potentiel d'alimenter les lentilles de contact intelligentes à l'avenir.
Les lentilles de contact intelligentes sont des lentilles de contact de haute technologie capables d'afficher des informations visibles sur nos cornées et peuvent être utilisées pour accéder à la réalité augmentée. Les utilisations actuelles incluent une aide à corriger la vision, la surveillance de la santé des porteurs et la blindage et le traitement des maladies pour les personnes souffrant de problèmes de santé chroniques tels que le diabète et le glaucome. À l'avenir, des lentilles de contact intelligentes pourraient être développées pour enregistrer et transmettre tout ce qu'un porteur voit et entend vers le stockage de données basé sur le cloud.
Surmonter les limites de la technologie de batterie traditionnelle
Cependant, pour atteindre ce potentiel futur, une batterie sûre et appropriée doit être développée pour les alimenter. Les batteries rechargeables existantes reposent sur des fils ou des bobines d'induction qui contiennent du métal et ne sont pas adaptées à une utilisation dans l'œil humain, car elles sont inconfortables et présentent des risques pour l'utilisateur.
La batterie développée par le NTU est composée de matériaux biocompatibles et ne contient pas de fils ou de métaux lourds toxiques, tels que ceux des batteries lithium-ion ou des systèmes de charge sans fil. Il a un revêtement à base de glucose qui réagit avec les ions de sodium et de chlorure dans la solution saline qui l'entoure, tandis que l'eau que la batterie contient sert de «fil» ou «circuit» pour que l'électricité soit générée.
La batterie pourrait également être alimentée par des déchirures humaines car elles contiennent des ions de sodium et de potassium, à une concentration plus faible. Testant la batterie actuelle avec une solution de déchirure simulée, les chercheurs ont montré que la durée de vie de la batterie serait prolongée d'une heure supplémentaire pour chaque cycle de port de douze heures qu'il est utilisé. La batterie peut également être chargée de manière conventionnelle par une alimentation externe.
Le professeur agrégé Lee Seok Woo, de la NTU's School of Electrical and Electronic Engineering (EEE), qui a dirigé l'étude, a déclaré: «Cette recherche a commencé par une question simple: les batteries de l'objectif de contact pourraient-elles être rechargées avec nos larmes? Il y avait des exemples similaires de batteries auto-accordées, telles que celles de la technologie portable qui sont propulsées par la transpiration humaine.
"Cependant, les techniques précédentes pour les batteries de l'objectif n'étaient pas parfaites car un côté de l'électrode de la batterie a été chargé et l'autre ne l'a pas été. Notre approche peut charger les deux électrodes d'une batterie grâce à une combinaison unique de réaction enzymatique et d'auto-réduction de la réduction. Outre le mécanisme de charge, il est moins préjudiciable au glucose et à l'eau pour produire de l'électricité, les conférences en sécurité.
Le co-premier auteur, le Dr Yun Jeonghun, un chercheur de l'EEE de NTU, a déclaré: «Le système de chargement de batterie le plus courant pour les lentilles de contact intelligente nécessite des électrodes métalliques dans l'objectif, qui sont nocifs s'ils sont exposés à l'œil humain nu. En attendant, un autre mode de lentilles d'alimentation, une charge d'induction, nécessite une basse Des préoccupations potentielles que ces deux méthodes posent, tout en libérant de l'espace pour une nouvelle innovation dans le développement des lentilles de contact intelligentes. »
Soulignant l'importance du travail effectué par l'équipe de recherche, la NTU School of Mechanical & Aerospace Engineering, professeure agrégée Murukeshan Vadakke Matham, spécialisée dans la biomédicale età l'échelle nanométriqueL'optique et n'a pas été impliquée dans l'étude, a déclaré: «Comme cette batterie est basée sur le glucose oxydase, qui se produit naturellement chez l'homme et alimentée par du chlorure et des ions sodium, tels que ceux de nos larmes, ils devraient être compatibles et adaptés à l'utilisation humaine. En plus de cela, l'industrie des lentilles de contact intelligentes a été compatible et adaptée à l'utilisation humaine. l'industrie. »
L'équipe de recherche a déposé un brevet par le biais de Ntuive, la NTU's Innovation and Enterprise Company. Ils travaillent également à commercialiser leur invention.
Les résultats ont été récemment publiés dans la revueNano énergie.
Pleure moi un courant
L'équipe a démontré son invention à l'aide d'un œil humain simulé (voir vidéo). La batterie, qui est d'environ 0,5 millimètre, génère de la puissance électrique en réagissant avec les larmes basales - les larmes constantes qui créent un film mince sur nos globes oculaires - pour les appareils intégrés dans les lentilles pour fonctionner.
La batterie flexible et plate décharge de l'électricité par un processus appelé réduction lorsque son revêtement de glucose oxydase réagit avec les ions de sodium et de chlorure dans les larmes, générant de la puissance et du courant dans les lentilles de contact.
L'équipe a démontré que la batterie pouvait produire un courant de 45 microampères et une puissance maximale de 201 Microwatts, ce qui serait suffisant pour alimenter une lentille de contact intelligente.
Les tests de laboratoire ont montré que la batterie pouvait être chargée et déchargée jusqu'à 200 fois. Les batteries lithium-ion typiques ont une durée de vie de 300 à 500 cycles de charge.
Recharge à base de glucose pendant la nuit
L'équipe recommande que la batterie soit placée pendant au moins huit heures dans une solution appropriée qui contient une grande quantité d'ions de glucose, de sodium et de potassium, à charger pendant que l'utilisateur est endormi (voir figure 1).
L'auteur co-primitif Mlle Li Zongkang, un doctorant de l'EEE de NTU, a déclaré: «Bien que la transmission d'énergie sans fil et les supercondensateurs fournissent une puissance élevée, leur intégration présente un défi important en raison de la quantité limitée d'espace dans l'objectif. En combinant la batterie et une cellule biocarburant en un seul composant, la batterie peut se recharger sans l'espace supplémentaire pour les compacts avec les compacts avec les compacts avec les contacts. l'objectif garantit que la vision de l'œil ne peut pas être obstruée. »
L'équipe NTU effectuera des recherches supplémentaires pour améliorer la quantité de courant électrique que leur batterie peut décharger. Ils travailleront également avec plusieurs sociétés de lentilles de contact pour mettre en œuvre leur technologie.
Référence: «Une batterie à base de larmes chargée par le biocarburant pour les lentilles de contact intelligentes» par Jeonghun Yun, Zongkang Li, Xinwen Miao, Xiaoya Li, Jae Yoon Lee, allant Zhao et Seok Woo Lee, 13 mars 2023,Nano énergie.
DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108344
Ne manquez jamais une percée:
Partager.
