Учёные из Наньянского технологического университета в Сингапуре начали работу над контактными смарт-линзами с задачи по электропитанию. Их устройство получает энергию от слёз пользователя. Не боясь бесконечного числа шуток о грусти от сомнительной технологии, университетская команда взялась за разработку гибкого аккумулятора, который сможет накапливать заряд в контакте с солью в слизистой глаза, а также в растворе для хранения.
Существующие перезаряжаемые батареи основаны на проводах или индукционных катушках, содержащих металл и малопригодных для использования в человеческом глазу, из-за неудобств и опасности для пользователя. Сингапурская батарея изготовлена из биосовместимых материалов, не содержит проводов или токсичных тяжёлых металлов, как, например, в литий-ионных аккумуляторах или системах беспроводной зарядки. Её покрытие на основе глюкозы реагирует с ионами натрия и хлорида в окружающем солевом растворе, а вода в батарее служит проводником и цепью для выработки электроэнергии.
Батарея получает заряд от химического реакции с солью. Основная зарядка происходит в концентрированном расворе для хранения контактных линз. Слёзы тоже могут восполнять запасы, пусть и не так быстро, поскольку содержат ионы натрия и калия в более низкой концентрации.
Испытывая прототип с искусственными слезами, исследователи доказали, что срок службы батареи будет продлеваться на дополнительный час за каждый двенадцатичасовой цикл ее использования. Это похоже на рекуперацию в электромобилях, которая не может восполнять все затраты, но увеличивает время работы. Аккумулятор также можно заряжать традиционным способом от внешнего источника питания.
Наш подход позволяет заряжать оба электрода батареи посредством уникальной комбинации ферментативной реакции и реакции самовосстановления, — рассказывает профессор Наньянского технологического университета Ли Сок У. — Помимо механизма зарядки, для выработки электроэнергии он использует только глюкозу и воду, оба из которых безопасны для человека и будут менее вредны для окружающей среды при утилизации по сравнению с обычными батареями.
Команда продемонстрировала изобретение, используя модель человеческого глаза. Батарея толщиной около 0,5 миллиметра генерирует электричество, реагируя с базальными слёзами, которые создают тонкую защитную плёнку над глазными яблоками. Такой источник может питать электронику и микромеханические устройства.
Гибкая плоская батарея разряжает электричество посредством процесса, называемого восстановлением, когда её покрытие из глюкозооксидазы реагирует с ионами натрия и хлоридами, генерируя энергию и ток в контактных линзах. Лабораторные испытания показали, что аккумулятор может производить ток силой 45 микроампер и максимальную мощность 201 микроватт. Его можно заряжать и разряжать до 200 раз. Типичные литий-ионные аккумуляторы имеют срок службы от 300 до 500 циклов зарядки, уточняют учёные.
Осуществлять зарядку авторы технологии предлагают во время сна пользователя — как минимум, в течение восьми часов в подходящем растворе с большим количеством ионов глюкозы, натрия и калия. Исследователи уже подали заявку на патент и намерены коммерциализировать смарт-линзы.
Подробное описание разработки доступно в отчётной статье.
Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК и Twitter! Поддержите проект на Boosty.
Далее: Новая Mojo Vision привлекла крупные инвестиции на ультраплотные дисплеи microLED
