Bayangkan Anda sedang mendaki gunung ketika badai salju melanda. Meskipun mantel hangat Anda, suhu tubuh Anda mulai turun. Tapi jangan takut. Sensor suhu dalam mantel terasa semakin dingin, mengaktifkan elemen pemanas yang tertanam di dalam kain. Terbakar sempurna, Anda melanjutkan kenaikan Anda.
Kedengarannya seperti ide yang cerdas, bukan? Mengapa ini bukan kenyataan? Singkatnya, baterai. Teknologi baterai belum maju secepat teknologi yang dapat dipakai, yang berarti dapat dipakai — jam tangan pintar, pelacak kebugaran, sensor medis yang disematkan dengan pakaian — harus dilengkapi dengan baterai besar atau dipasang untuk mengisi daya pada interval yang sering.
Sekarang, para peneliti di Inggris memiliki pengembangan baru yang dapat mengarah pada solusi: perangkat fleksibel seperti baterai yang terbuat dari graphene yang dapat dicetak langsung pada hampir semua hal.
"Anda dapat mencetak baterai pada substrat fleksibel seperti tekstil, " kata Mohammad Nazmul Karim, seorang rekan di National Graphene Institute di University of Manchester. "Dan itu dapat diisi dengan sangat cepat."
Perangkat, baru-baru ini dijelaskan dalam jurnal Bahan 2D, secara teknis bukan baterai tetapi super kapasitor, yang menyimpan energi pada permukaan mereka dengan muatan statis. Mereka dapat diisi daya sangat cepat dibandingkan dengan baterai — dalam hitungan detik, bukan menit atau jam — dan tidak kehilangan kemampuan penyimpanan energinya seiring waktu, bahkan setelah jutaan dan jutaan pengisian daya.
Super kapasitor yang dikembangkan oleh Karim dan timnya terbuat dari graphene, kisi karbon dua dimensi yang tebalnya hanya satu atom. Para peneliti menggunakan teknik sablon dasar untuk mencetak super kapasitor fleksibel dari tinta graphene-oksida ke kain katun. Kain dapat dikenakan, diregangkan dan bahkan dilemparkan ke dalam pencucian tanpa merusak kemampuan pengisian supercapacitor.
"Jika Anda memiliki sepotong kain dan Anda menerapkan graphene pada kain itu, itu tidak hanya membuatnya konduktif, itu juga membuatnya lebih kuat, " kata Karim.
Graphene dapat ditarik hingga 20 persen lebih besar dari ukuran aslinya tanpa putus. Ini adalah salah satu alasan yang dianggap sangat menjanjikan untuk pakaian, yang perlu bergerak dengan tubuh.
Tujuan awal tim ini adalah menggunakan superkapasitor graphene untuk sensor medis: monitor jantung yang dapat dipakai, sensor suhu dan sensor EEG untuk memantau tidur dan aktivitas otak lainnya. Ini bisa terjadi hanya dalam dua atau tiga tahun, perkiraan Karim. Kegunaan lain — pakaian yang dikenakan pada ponsel Anda, komputer yang bisa dipakai, bahkan jaket penstabil suhu yang saya jelaskan — akan jauh lebih jauh.
Teknologi yang dapat dikenakan — segala sesuatu mulai dari jam tangan pintar hingga pelacak kebugaran hingga kamera yang dapat dikenakan hingga sensor medis yang melekat pada pakaian — adalah bisnis besar. Sebuah analisis baru-baru ini oleh CCS Insight menunjukkan bahwa industri ini akan bernilai sekitar $ 34 miliar pada tahun 2020. Tetapi pengisian telah menjadi masalah konstan bagi pengembang perangkat yang dapat dikenakan. Tidak ada yang mau melepas gelang mereka untuk mengisi daya di tengah hari. Jadi pencarian baterai yang lebih baik dan solusi pengisian alternatif telah berlangsung selama bertahun-tahun. Banyak perusahaan telah menggunakan pengisian nirkabel sebagai gelombang masa depan untuk produk yang dapat dikenakan — Anda dapat dengan mudah masuk ke dapur Anda, dan membuat perangkat Anda diisi oleh pengisi daya nirkabel di dinding saat Anda memasak makan malam, bahkan tanpa melepasnya. Tetapi teknologi ini masih sangat banyak dikembangkan, dan konsumen lambat untuk menghangatkan ke pengisi daya nirkabel yang relatif lambat dan mahal di pasar sejauh ini.
Karim memperingatkan bahwa graphene juga bukan peluru perak.
"Ada banyak hype di sekitar graphene, dan kita harus berhati-hati, " katanya.
Salah satu tantangan utama adalah membuat graphene berkualitas tinggi dalam jumlah besar. Ini murah dan mudah untuk membuat graphene kualitas lebih rendah, yang bagus untuk beberapa aplikasi. Tapi kualitas graphene terbaik masih mahal dan sulit untuk diproduksi, masalah yang sedang dikerjakan peneliti.
"Mempertahankan kualitas tinggi graphene dalam jumlah yang dapat diukur adalah tantangan besar, " kata Karim.
Kelemahan lain dari graphene adalah ia tidak menghantarkan listrik maupun logam. Jadi, sementara super kapasitor berbasis graphene kuat dan fleksibel, serta relatif ramah lingkungan, superkapasitor perak atau tembaga lebih konduktif. Tergantung pada penggunaannya, satu atau yang lain mungkin lebih disukai.
Jadi perhatikan ruang ini. Dalam satu atau dua dekade, kita mungkin menggambarkan jaket musim dingin baru bertenaga graphene supercapacitor, sempurna untuk perjalanan Anda berikutnya ke Himalaya.
