Mapapagana Ba Natin ang mga Elektronikong Device Gamit ang mga Naisusuot na Tagalikom ng Enerhiya?

Mas Malalambot at Nababaluktot na Elektronikong Device

Dahil sa mga smartphone, nasanay na tayong laging may dalang elektronikong device. Gayunman, isa pa rin itong malaking bloke ng metal at plastik na tila palaki at pabigat bawat taon.

Ang susunod na hakbang ay ang mas maayos na pagsasama ng mga elektronikong device sa ating kasuotan. Nagsimula na ito sa mga naisusuot na device gaya ng mga smartwatch at iba pang mga wearable na nakatuon sa kalusugan.

Mas malayo pang hakbang ang direktang pagsasama ng elektronika sa ating damit. Para rito, kailangang napakagaan at nababaluktot ang mga bahagi. May mahahalagang pagsulong na sa direksiyong ito:

• Ang mga nababaluktot na screen ay karaniwang isinama na sa mga high-end na smartphone ng Samsung at Huawei.
• Ang mga nababaluktot at nababanat na baterya na gawa sa polymer ay kasalukuyang binubuo.
• Maaari ring gawing nababaluktot ang mga microprocessor.

Kung nababaluktot na ang mga screen, baterya, at maging ang mga processor, ano pa ang humahadlang sa pagsasama ng mga naisusuot na device sa ating damit? Malaking hamon pa rin ang pagbibigay ng kuryente sa lahat ng bahaging ito.

Maaaring makatulong dito ang tuklas ng mga mananaliksik sa Korea mula sa Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology (DGIST), Hannam University, Yonsei University, Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST), Korea Institute of Industrial Technology (KITECH), at Jeonbuk National University.

Bumuo sila ng isang naisusuot na tagalikom ng enerhiya na gumagamit ng bagong disenyong piezoelectric. Ayon sa DGIST, 280 ulit na mas mataas ang kahusayan nito kaysa sa karaniwang nababanat na piezoelectric energy harvester na pinaghambingan.

Inilathala ang pag-aaral sa ACS Nano sa ilalim ng pamagat na “Disenyo ng Electrode na May Pagkakabit Batay sa Kurbada para sa isang Nababanat na Tatlong-Dimensiyonal na Inorganikong Piezoelectric Nanogenerator¹”.

Triboelectric at Piezoelectric na Mga Device

Ang mga tagalikom ng enerhiya ay mga sistemang nagko-convert ng enerhiya mula sa paggalaw tungo sa kuryente. Kabilang sa mga pangunahing uri para sa layuning ito ang mga gumagamit ng epektong triboelectric at piezoelectric.

Ang mga triboelectric generator ay gumagamit ng pagkakarga ng kuryente kapag nagdidikit at naghihiwalay, o nagkikiskisan, ang dalawang materyal. Maaari itong makalikha ng kuryente, ngunit madalas ay kulang ang nalilikom na lakas para sa mga elektronikong device.

Ang epektong piezoelectric ay ang pagbuo ng kuryente bilang tugon sa mekanikal na puwersa, gaya ng pagbaluktot o pagpisil. Maraming naunang tagalikom ng enerhiya ang gumamit ng organiko o composite na piezoelectric na materyales, na may limitadong kahusayan.

Gumamit ang pangkat ni Propesor Jang ng ibang materyal: lead zirconate titanate (PZT).

Pinagmulan: DGIST

Piezoelectric na Generator na Gawa sa PZT

Matagal nang kilala ang mahusay na piezoelectric na katangian ng PZT, ngunit matigas at marupok din ito. Dahil dito, mahirap itong gamitin sa matibay na nababanat na generator na lilikha ng kuryente mula sa paggalaw ng mga naisusuot na device.

Kaya nagdisenyo ang mga mananaliksik ng tatlong-dimensiyonal na estrukturang nakabatay sa PZT na makakayanan ang pagbabago ng hugis habang nananatiling nababanat at may mahusay na piezoelectric na katangian.

Ang unang hakbang ay ang pagbuo ng kurbadong electrode na may umbok at nakalilikha ng kuryente kapag iniunat.

Pinagmulan: ACS Nano

Pagkatapos, pinag-ugnay nila ang magkakasunod na electrode na parang habi ng tela o basket.

Pinagmulan: ACS Nano

Pag-iwas sa Pagkansela ng Output

Dahil magkakahabi ang mga electrode, maaaring magkansela ang kani-kanilang elektrikal na output. Upang maiwasan ito, hinati ang mga electrode sa mga bahaging nakaumbok at nakalubog ayon sa direksiyon ng boltahe na nalilikha.

Maaaring makalikom ng kuryente mula sa paggalaw ng katawan; sinubukan ng mga mananaliksik ang aparato sa tuhod, kamay, at mga daliri.

Pinagmulan: ACS Nano

Ang resulta ay isang mahusay na piezoelectric generator na lubhang nababanat at may napakataas na densidad ng kuryente kumpara sa mga katulad na aparatong pinag-aralan.

Pinagmulan: ACS Nano

“Ang pag-develop ng napakaepektibong stretchable piezoelectric energy harvester technology ay isang malaking tagumpay ng pananaliksik na ito. Inaasahan naming magiging kapaki-pakinabang ang teknolohiyang ito pagkatapos ng komersyalisasyon at maghahatid sa praktikal na paggamit ng mga wearable energy harvesters.”

Propesor Kyung-In Jang — Kagawaran ng Robotics at Mechatronics Engineering, DGIST

Mga Aplikasyon

Mga Wearable

Ang pinakadirektang posibleng gamit ay ang pagbibigay ng kuryente sa mga elektronikong bahaging nasa damit habang gumagalaw tayo, gaya ng kapag naglalakad.

Maaari itong makatulong sa mga naisusuot na device, lalo na sa pagsubaybay sa kalusugan, upang mabawasan ang pangangailangan sa madalas na pag-charge ng baterya.

Mga Medikal na Implant

Isang posibleng makinabang sa ganitong generator ang mga medikal na implant para sa puso.

Patuloy na gumagalaw at kumokontra ang puso, kaya maaaring mapagkunan ng enerhiya ang paggalaw nito para sa mga naturang implant.

Sinubukan ng mga mananaliksik ang konsepto sa pamamagitan ng pagbalot sa generator sa isang polyimide film. Mahalaga ang pagbabalot upang ihiwalay ang PZT sa mga likido at tisyu ng katawan dahil maaari itong maging nakalalason. Hindi nito awtomatikong pinatutunayan ang kaligtasan para sa pangmatagalang paggamit sa tao.

Pinagmulan: ACS Nano

Militar

Isa pang posibleng aplikasyon ang militar, dahil lalong umaasa ang mga sundalo sa mga sensor, komunikasyon, at kagamitang pang-electronic warfare na nangangailangan ng kuryente.

Hindi praktikal ang maraming magkakabuhol na kable at baterya habang may dala nang sandata, bala, at kagamitang pangkomunikasyon. Maaaring maging alternatibo ang isang piezoelectric generator na nakakabit sa nababaluktot na elektronika sa uniporme, kung sapat ang malilikom nitong enerhiya para sa mga target na device.

Pamumuhunan sa Wearables

Inaasahang lalago ang merkado ng naisusuot na teknolohiya nang 14.6% CAGR hanggang 2030, mula $61.2B noong 2022.

Pinagmulan: Grand View Research

Maaari kang mamuhunan sa mga kumpanyang may kaugnayan sa wearable sa pamamagitan ng maraming broker, at dito, sa securities.io, matatagpuan mo ang aming mga rekomendasyon para sa pinakamahusay na mga broker sa USA, Canada, Australia, UK, at pati na rin sa maraming ibang bansa.

Kung ayaw mong pumili ng mga indibidwal na kumpanya, maaari mo ring pag-aralan ang mga ETF gaya ng iShares U.S. Medical Devices ETF (IHI) o ang SPDR S&P Health Care Equipment ETF (XHE), na nagbibigay ng mas sari-saring pagkakalantad sa industriya ng medikal na kagamitan, kabilang ang ilang kaugnay na teknolohiya sa mga naisusuot na device.

Maaari mo ring basahin ang aming artikulong “Nangungunang 6 na Stock ng mga Kumpanya ng Medikal na Kagamitan”.

Kumpanyang Kaugnay ng Naisusuot na Teknolohiya

Paggawa ng Wearables

Isang paraan ng paggawa ng nababaluktot na elektronika ang paggamit ng mga polymer. Isa pang posibilidad ang gallium, isang metal na maaaring gamitin sa malalambot na elektronikong bahagi at tinalakay namin sa isang dedikadong ulat sa pamumuhunan.

Bukod sa epektong piezoelectric, maaari ring gamitin ang enerhiyang solar upang i-charge ang mga nababaluktot na naisusuot na device. Maaaring gamitin dito ang mga perovskite solar cell o ang teknolohiya ng napakanipis na organikong photovoltaic.

Ang Philips ay isang kilalang tatak ng maliit na consumer electronics (shavers, electric toothbrushes), na aktibo rin sa healthcare. Ito ay naging #1 sa pag-file ng MedTech patent sa Europa noong 2022.

Aktibo ang Philips sa mga konektadong produktong medikal, mula sa pagsubaybay sa pasyente at diagnostic imaging hanggang sa mga kagamitan sa pangangalaga sa paghinga. Ang mga kakayahan nito sa electronics at engineering ay may kaugnayan sa pagbuo ng mga medikal na sensor.

Pinagmulan: Philips

Ang mga naisusuot na sensor ng Philips ay maaaring sumubaybay sa tibok ng puso, paghinga, at aktibidad. Maaaring isama ang mga sensor sa mga monitor ng kalusugan, medikal na patch, at iba pang naisusuot na device.

Para sa mga naisusuot na device, nakikipagtulungan ang Philips sa mga kasosyong kumpanya upang bumuo ng kanilang konektadong medikal na device na gumagamit ng Internet of Things (IoT) at maaaring isama sa iba pang solusyon nito. Kabilang sa mga serbisyo ang pagbuo ng prototype, gabay sa regulasyon, pagbuo ng produkto mula simula hanggang matapos, at produksiyon sa industriyal na antas.

Dahil sa mga kakayahang ito, maaaring maging kandidato ang Philips sa paggamit ng mga inobasyon gaya ng nababaluktot na piezoelectric generator sa mga medikal na device, kung mapatutunayan ang pagiging angkop at kaligtasan ng teknolohiya.

Ayon sa sariling panukat ng Philips na Lives Improved, nakatulong ang mga produkto at serbisyo nito sa 1.88 bilyong tao noong 2023.

Layunin ng kumpanya ang isang magkakaugnay na digital na kapaligiran sa pangangalagang pangkalusugan, kung saan naiuugnay ang mga sensor at device sa Philips HealthSuite Cloud upang mapagsama at masuri ang kanilang datos.

Pinagmulan: Philips

Bilang tagapagtustos sa industriya ng medikal na teknolohiya, may karanasan ang Philips sa paggawa ng mahusay na elektronikong kagamitan at mga sensor para sa pangangalagang pangkalusugan at naisusuot na mga device.

Habang lalong isinasama ang naisusuot na teknolohiya sa pangangalagang pangkalusugan at mga medikal na pamamaraan, maaaring lumawak ang mga pagkakataon nito para sa Philips.

Sanggunian ng Pag-aaral:

^{1. Yea, J., Ha, J., Lim, K. S., Lee, H., Oh, S., Jekal, J., Yu, T. S., Jung, H. H., Park, J.-U., Lee, T., Jeong, J.-W., Kim, H. J., Keum, H., Lee, Y. K., & Jang, K.-I. (2024). Disenyo ng Electrode na May Curvature-specific Coupling para sa isang Stretchable Three-Dimensional Inorganic Piezoelectric Nanogenerator. ACS Nano, 18(50), 34096–34106. https://doi.org/10.1021/acsnano.4c09933}