Para peneliti dari Clemson Nanomaterial's Institute (CNI) selangkah lebih dekat untuk memberdayakan dunia secara nirkabel menggunakan triboelectricity, sumber energi hijau.
Sekitar satu tahun yang lalu, tim fisikawan di CNI menemukan ultra-simple triboelectric nanogenerator (U-TENG). U-TENG terbuat dari plastik dan tape adalah alat kecil yang menghasilkan listrik dari gerak dan getaran. Dengan bertepuk atau mengetuk kaki, itu menghasilkan tegangan yang selanjutnya diterima oleh sirkuit eksternal dan disimpan dalam kapasitor atau baterai sampai terisi.
Sekitar sembilan bulan kemudian, para peneliti menerbitkan sebuah makalah di jurnal Advanced Energy Materials, yang menyatakan bahwa mereka membuat TENG atau W-TENG nirkabel. W-TENG juga dibuat oleh peneliti U-TENG yang sama. Dalam W-TENG plastik digantikan oleh graphene (satu lapisan timbal grafit) dan asam polylactic (PLA). PLA lebih baik dalam memisahkan muatan positif dan negatif tetapi tidak dalam menghantarkan listrik, karena peneliti ini memasangkannya dengan graphene. Kapton tape yang merupakan bahan perampas listrik U-TENG ditukar dengan Teflon di W-TENG.
Setelah mendapatkan graphene dengan proses sonication dan serat PLA dan mengisinya ke dalam printer 3-D, mereka berhasil membuat W-TENG.
“Kami menggunakan Teflon karena memiliki banyak gugus fluor yang sangat elektronegatif, sedangkan graphene-PLA sangat elektropositif. Itu cara yang baik untuk menyandingkan dan menciptakan tegangan tinggi, ”kata Ramakrishna Podila, penulis studi yang sesuai dan asisten profesor fisika di Clemson.
W-TENG mampu menghasilkan maksimum 3.000 volt yang cukup untuk menyalakan 25 outlet standar atau monitor LCD. Karena bertegangan tinggi, W-TENG menghasilkan medan listrik disekitarnya yang dapat dideteksi secara nirkabel. Jadi, listrik nirkabel bisa disimpan di kapasitor dan baterai.
“Ini tidak hanya memberi Anda energi, tetapi Anda dapat menggunakan medan listrik juga sebagai remote yang digerakkan. Misalnya, Anda dapat mengetuk W-TENG dan menggunakan medan listriknya sebagai 'tombol' untuk membuka pintu garasi Anda, atau Anda dapat mengaktifkan sistem keamanan - semuanya tanpa baterai, secara pasif dan nirkabel, ”kata Sai Sunil Mallineni, penulis pertama studi ini dan gelar Ph.D. siswa dalam fisika dan astronomi.
W-TENG memiliki aplikasi yang melimpah seperti di luar angkasa, di tengah lautan atau bahkan di medan pertempuran. “Beberapa negara berkembang membutuhkan banyak energi, meskipun kami mungkin tidak memiliki akses ke baterai atau stopkontak dalam pengaturan seperti itu, dan ada penggunaan filantropi yang pasti untuk penemuan tim,” kata Podila. “W-TENG bisa menjadi salah satu cara yang lebih bersih untuk menghasilkan energi di area ini.”
Tim peneliti kembali dipandu oleh Mallineni, dalam proses pematenan W-TENG melalui Clemson University Research Foundation. Profesor Apparao Rao, direktur Clemson Nanomaterials Institute, berdiskusi dengan mitra industri untuk mengintegrasikan W-TENG ke dalam aplikasi energi.
Apalagi, sebelum memulai produksi industri, Podila mengatakan lebih banyak penelitian harus dilakukan untuk menukar Teflon dengan bahan elektronegatif yang lebih ramah lingkungan. Yongchang Dong, mahasiswa CNI lainnya, memimpin pekerjaan demonstrasi MXene-TENG yang diterbitkan dalam sebuah artikel di jurnal Nano Energy dekat November 2017. Herbert Behlow dan Sriparna Bhattacharya dari CNI juga membagikan studi ini.
Akankah W-TENG berdampak pada bidang energi alternatif dan terbarukan? Rao mengatakan itu akan turun ke ekonomi.
“Kami hanya bisa sejauh ini sebagai ilmuwan; ekonomi perlu diusahakan agar W-TENG berhasil, ”kata Rao.