Xpanceo, пионер умных контактных линз, и производитель твердотельных аккумуляторов ITEN разработали концепцию интеграции микробатареи в контактную линзу. Партнёры решают одну из главных задач в области носимых устройств для глаз: создание сверхтонких, прочных и стабильных, то есть удобных и безопасных компонентов хранения энергии.
Xpanceo стремится внести электронную начинку в линзы субмиллиметровой толщины и крайне скромных общих габаритов непосредственно у глаз. На первом плане здесь биосовместимость и безопасность пользователя. Полнофункциональная умная контактная линза требует разных уровней мощности для разных задач.
Беспроводная связь и низкопотребляющие функции, такие как биосенсорика, могут питаться улавливанием небольшого количества энергии от тела пользователя и окружающей среды, включая механическую энергию от моргания, разницу температур по всей поверхности линзы, электрохимические реакции со слёзной жидкостью и встроенные солнечные элементы. Однако затратные функции, такие как проекция изображения для дополненной реальности, требуют постоянной мощности на уровне милливатт. Это делает необходимым высокоплотное хранение энергии.
В некотором смысле, говорят в Xpanceo, питание такой линзы сложнее, чем у имплантируемых устройств, вроде кардиостимуляторов. Имплантируемая медицинская электроника работает с очень низким потреблением и обычно использует литиевые батареи высокой плотности, одноразовые и перезаряжаемые, заключённые в жёсткие герметичные корпусы, обычно из титана. В некоторых долгосрочных имплантатах использовались ядерные батареи. В контактной линзе нет места практически ни для каких корпусов, что обуславливает другие подходы к безопасности и питанию.
При этом существующие решения для хранения энергии громоздки и нестабильны, их нельзя безопасно интегрировать в мягкую, изогнутую, ультратонкую линзу. Литий-ионные элементы могут разбухать, протекать или перегреваться; жидкоэлектролитные несут риск протечки или взрыва в случае отказа. Даже при нормальной работе такие батареи могут выделять небольшое количество водорода и немного увеличиваться в объёме, особенно во время начальных циклов.
Твердотельные батареи наиболее перспективны, потому что не протекают, разбухают или взрываются. В случае отказа система просто перестает подавать питание. Решения ITEN могут быть в ультратонких и гибких форматах, совместимых с мягкими подложками контактных линз, и при этом обеспечивать достаточно высокую плотность для коротких импульсов энергии, необходимых для дисплеев дополненной реальности и беспроводной связи, без быстрой деградации.
ITEN использует опыт в производстве наноматериалов для создания полностью керамических электродов с патентованной мезопористой структурой — это означает, что материал содержит сеть чрезвычайно мелких, контролируемых пор. Эта структура увеличивает площадь поверхности электрода, благодаря чему устройство может выдавать более высокую мощность, а также более эффективно заряжаться и разряжаться. С мая 2025 года ITEN занимается массовым производством первого поколения твердотельных керамических микробатарей. Эта технология и легла в основу проекта с Xpanceo. На фото её концептуальный прототип.
На первом этапе сотрудничества инженеры компаний решали критичные задачи интеграции, связанные с проектированием многоступенчатого процесса инкапсуляции. Они разработали специальный преобразователь энергии для работы с динамически меняющимися беспроводными каналами связи и также изучили температурные аспекты, имеющие отношение к работе батареи в электромагнитно и механически плотной среде контактной линзы.
Твердотельные накопители остаются на ранних этапах внедрения в устройства для конечных пользователей, как и прочие технологии умных контактных линз. Концептуальный проект Xpanceo и ITEN демонстрирует, что системы хранения энергии с высокой удельной мощностью можно производить серийно.
Не пропускайте важнейшие новости о дополненной и виртуальной реальности — подписывайтесь на Голографику в Telegram, ВК и Twitter! Поддержите проект на Boosty.
Далее: Учёные разработали способ передавать запахи в мозг с помощью ультразвука
