Inovasi Lantai Kayu ini dapat Menyimpan Energi dari Pijakan Menjadi Listrik

Berita Baru, Swiss – Inovasi Lantai kayu ini dapat menyimpan energi yang cukup untuk menyalakan bola lampu LED, para ilmuwan mengatakan, ini inovasi dalam terobosan hemat energi potensial untuk desain interior.

Dilansir dari Dailymail.co.uk, Sebuah tim peneliti yang berbasis di Swiss telah mengembangkan “nangenerator” kayu yang menggunakan energi dari langkah kaki untuk menghasilkan listrik.

Nanogenerator terdiri dari dua potong kayu dengan lapisan berbeda, diapit di antara dua lapisan elektroda.

Potongan kayu menjadi bermuatan listrik melalui kontak dan pemisahan periodik ketika diinjak oleh kaki, sebuah fenomena yang disebut efek triboelektrik.

Efek seperti ini yang menyebabkan potongan cucian yang baru keluar dari pengering saling menempel, atau balon menjadi bermuatan listrik saat digosokkan ke rambut.

Sementara nanogenerator hanya prototipe untuk saat ini, di masa depan orang dapat menyalakan perangkat di rumah mereka hanya dengan berjalan di sekitar ruangan. Para peneliti belum mengungkapkan berapa biayanya atau kapan teknologi itu bisa tersedia secara luas.

Penelitian telah dilakukan oleh para ahli di ETH Zurich di Swiss, Universitas Chongqing di Cina dan Universitas Northwestern di Illinois.

“Efisiensi energi bangunan dapat sangat ditingkatkan dengan memungkinkan bahan bangunan mengubah energi mekanik penghuninya secara langsung menjadi listrik yang berguna,” kata mereka dalam makalah mereka.

“Dalam hal ini, pendekatan berdasarkan efek triboelektrik sangat menjanjikan.”

“Kayu adalah bahan bangunan yang sangat baik, sangat dihargai karena keberlanjutan intrinsiknya, biaya rendah, serta nilai estetika.”

“Nanogenerator triboelektrik kayu kami yang difungsikan menunjukkan potensi sebagai lantai pemanen energi di gedung-gedung pintar.”

Lapisan yang dilalui seseorang adalah lapisan kayu asli. Nanogenerator terletak tepat di bawah veneer dan tidak bersentuhan langsung dengan langkah kaki.

Tim mulai dengan mengubah kayu menjadi nanogenerator dengan mengapit dua potong kayu fungsional di antara elektroda.

Langkah kaki itulah yang menyebabkan efek triboelektrik, membuat potongan kayu bermuatan listrik.

Selama efek triboelektrik, elektron sebagai partikel subatom yang membawa listrik dalam padatan dapat berpindah dari satu objek ke objek lain, menghasilkan listrik.

Namun, ada satu masalah dengan membuat nanogenerator dari kayu.

“Kayu pada dasarnya adalah triboneutral,” kata penulis studi senior Guido Panzarasa di ETH Zürich. “Ini berarti bahwa kayu tidak memiliki kecenderungan nyata untuk memperoleh atau kehilangan elektron.”

Hal ini membatasi kemampuan material untuk menghasilkan listrik, sehingga tantangannya adalah membuat kayu yang mampu menarik dan melepaskan elektron.

Untuk meningkatkan sifat triboelektrik kayu, para ilmuwan melapisi satu bagian kayu dengan polydimethylsiloxane (PDMS), silikon yang memperoleh elektron saat kontak.

Lapisan kedua kayu dibenamkan dengan nanocrystals yang disebut zeolytic imidazolate framework-8 (ZIF-8).

ZIF-8, jaringan hibrida ion logam dan molekul organik, memiliki kecenderungan lebih tinggi untuk kehilangan elektron.

Mereka juga menguji berbagai jenis kayu untuk menentukan apakah spesies tertentu atau arah pemotongan kayu dapat memengaruhi sifat triboelektriknya dengan berfungsi sebagai perancah yang lebih baik untuk pelapisan.

Para peneliti menemukan bahwa nanogenerator triboelektrik yang dibuat dengan pohon cemara yang dipotong secara radial, kayu umum untuk konstruksi di Eropa, berkinerja terbaik.

Bersama-sama, perawatan tersebut meningkatkan kinerja nanogenerator triboelektrik menghasilkan listrik 80 kali lebih banyak daripada kayu alami.

Output listrik perangkat juga stabil di bawah kekuatan stabil hingga 1.500 siklus.

Para peneliti menemukan bahwa prototipe lantai kayu dengan luas permukaan sedikit lebih kecil dari selembar kertas dapat menghasilkan energi yang cukup untuk menggerakkan lampu LED rumah tangga dan perangkat elektronik kecil seperti kalkulator.

Mereka berhasil menyalakan bola lampu dengan prototipe ketika manusia dewasa berjalan di atasnya, mengubah langkah kaki menjadi listrik.

“Fokus kami adalah untuk menunjukkan kemungkinan memodifikasi kayu dengan prosedur yang relatif ramah lingkungan untuk membuatnya triboelectric,” kata Panzarasa.

“Spruce murah dan tersedia dan memiliki sifat mekanik yang menguntungkan. Pendekatan fungsionalisasi cukup sederhana, dan dapat diskalakan pada tingkat industri. Ini hanya masalah rekayasa.”

Menurut tim, nanogenerator juga mempertahankan fitur yang membuat kayu berguna untuk desain interior, termasuk ketahanan mekanis dan warna yang hangat.

Fitur-fitur ini dapat membantu mempromosikan penggunaan nanogenerator kayu sebagai sumber energi hijau di gedung pintar.

Mereka juga mengatakan bahwa konstruksi kayu dapat membantu mengurangi perubahan iklim dengan menyerap CO2 dari lingkungan sepanjang umur material.

Langkah selanjutnya Panzarasa dan timnya adalah lebih mengoptimalkan nanogenerator dengan pelapis kimia yang lebih ramah lingkungan dan lebih mudah diimplementasikan.

“Meskipun awalnya kami fokus pada penelitian dasar, akhirnya penelitian yang kami lakukan harus mengarah pada aplikasi di dunia nyata,” kata Panzarasa.

“Tujuan utamanya adalah untuk memahami potensi kayu di luar yang sudah diketahui dan memungkinkan kayu dengan properti baru untuk bangunan pintar berkelanjutan di masa depan.”