يأتي التقدم الكبير في هذا المجال من فريق بحث بقيادة Lee Seok Woo في كلية الهندسة الكهربائية والإلكترونية بجامعة NTU. لقد طوروا بطارية خالية من المعدن للعدسات اللاصقة الذكية التي يمكن شحنها بدموع المستخدم.
تم تصنيع هذه البطارية من مواد متوافقة حيوياً ومغطاة بطبقة تعتمد على الجلوكوز. يتفاعل الطلاء مع أيونات الصوديوم والكلوريد الموجودة في الدموع، ويولد الكهرباء من خلال الأنزيمات.
آلية العمل
تعمل البطارية المبتكرة المشحونة بالدموع من خلال مجموعة من التفاعلات الأنزيمية والذاتية الاختزال. يتفاعل طلاء الجلوكوز الموجود على البطارية مع الأيونات الممزقة لتوليد شحنة كهربائية.
تضمن هذه الطريقة شحن كلا قطبي البطارية في وقت واحد، وهو تحسن كبير مقارنة بالتقنيات السابقة حيث تم شحن جانب واحد فقط. وهذا التصميم لا يجعل البطارية أكثر أمانًا وفعالية فحسب، بل يعزز أيضًا سوائل الجسم الطبيعية للحفاظ على الطاقة.
يعالج هذا النهج الثوري العديد من القيود المفروضة على مصادر الطاقة التقليدية للعدسات اللاصقة الذكية. تتميز البطارية بأنها رفيعة جدًا، حيث يصل حجمها إلى حوالي 0.5 ملم، وهي مرنة وتتلاءم بشكل مريح مع العدسات اللاصقة.
وتنتج تيارًا يبلغ 45 ميكروأمبير وإخراج طاقة أقصى يبلغ 201 ميكرووات، وهو ما يكفي لتشغيل العدسة طوال اليوم. علاوة على ذلك، يمكن إعادة شحنها ببساطة عن طريق وضع العدسة في محلول ملحي طوال الليل، مما يضمن أنها تبدأ كل يوم مشحونة بالكامل.
التفاصيل الفنية
تتميز البطارية المشحونة بالدموع التي طورها باحثون في جامعة NTU بمواصفات فنية مثيرة للإعجاب تجعلها مناسبة للدمج في العدسات اللاصقة الذكية.
تتميز البطارية بأنها رفيعة بشكل لا يصدق، إذ يصل سمكها إلى 0.5 ملم تقريبًا، وهو ما يعادل سمك العدسة اللاصقة نفسها. ويضمن هذا التصميم الرفيع للغاية بقاء العدسة مريحة لمرتديها مع دمج الوظائف الإلكترونية المتقدمة.
تولد البطارية تيارًا يبلغ 45 ميكروأمبير وأقصى خرج للطاقة يبلغ 201 ميكرووات.
هذه الأرقام كافية لتشغيل العدسات اللاصقة الذكية ليوم كامل من الاستخدام. يدعم خرج الطاقة هذا الوظائف الأساسية مثل نقل البيانات وميزات أكثر تقدمًا مثل شاشات الواقع المعزز وأجهزة استشعار المراقبة الصحية.
يكمن الجانب المبتكر لهذه البطارية في آلية الشحن المزدوج. يمكن إعادة شحنه باستخدام الطريقة السلكية العادية والطريقة الكيميائية التي تتضمن دموع المستخدم.
تستخدم الطريقة الكيميائية طلاءًا يعتمد على الجلوكوز على البطارية، والذي يتفاعل مع أيونات الصوديوم والكلوريد الموجودة في الدموع. يولد هذا التفاعل شحنة كهربائية تعمل على تجديد طاقة البطارية.
ومن الناحية العملية، يمكن للبطارية إطالة عمرها بمقدار ساعة إضافية لكل اثنتي عشرة ساعة من التآكل عند تعرضها لدموع المستخدم.
ولشحن أكثر كثافة، يمكن نقع العدسة طوال الليل في محلول ملحي غني بأيونات الجلوكوز والبوتاسيوم والصوديوم. وهذا يضمن أن البطارية مشحونة بالكامل وجاهزة ليوم جديد من الاستخدام كل صباح.
إن مرونة وكفاءة آلية الشحن هذه تجعلها مفيدة بشكل خاص للعدسات اللاصقة الذكية، حيث إنها تستفيد من سوائل الجسم الطبيعية للحفاظ على الطاقة دون الحاجة إلى مكونات ضخمة أو ثقيلة.
تتكون البطارية المشحونة بالدموع التي طورها باحثون من جامعة NTU من مواد متوافقة حيوياً، مما يضمن أنها آمنة للاستخدام في العدسات اللاصقة. ويكمن الابتكار الأساسي للبطارية في طلائها المعتمد على الجلوكوز، والذي يتفاعل مع أيونات الصوديوم والكلوريد الموجودة في الدموع لتوليد الكهرباء.
هذا التفاعل الأنزيمي ليس فعالاً فحسب، بل آمن أيضًا، مما يؤدي إلى تجنب استخدام المعادن الضارة التي قد تشكل مخاطر على العين. إن الطبيعة المتوافقة حيويًا للمواد المستخدمة تعني أنه يمكن دمج البطارية في العدسة دون التسبب في تهيج أو ردود فعل سلبية.
كفاءة طاقة البطارية ملحوظة. ويمكنه إنتاج تيار يبلغ 45 ميكروأمبير وإخراج طاقة أقصى يبلغ 201 ميكرووات، وهو ما يكفي لتشغيل الوظائف الأساسية في العدسات اللاصقة الذكية.
في الاختبارات المعملية باستخدام محاليل التمزق المحاكاة، وجد أنه مقابل كل اثنتي عشرة ساعة من التآكل، يمكن إطالة عمر البطارية لمدة ساعة إضافية. يمكن للبطارية أن تتحمل ما يصل إلى 200 دورة شحن وتفريغ، مما يوفر عمرًا معقولاً للاستخدام المنتظم.
