Batterie de lentilles de contact intelligentes chargée par des larmes humaines

NTU Singapour

En vous abonnant, vous acceptez nos conditions d'utilisation et nos politiques. Vous pouvez vous désinscrire à tout moment.

Des chercheurs de l'Université technologique de Nanyang (NTU) à Singapour ont conçu une batterie d'une épaisseur d'un micromètre capable d'alimenter des lentilles de contact intelligentes et d'être chargée en larmes, indique un communiqué de presse de l'université.

Les lentilles de contact sont utilisées depuis longtemps pour la correction de la vue. Avec les progrès technologiques, les entreprises se sont efforcées de créer des versions plus intelligentes, se connectant à des appareils tels que les smartphones et affichant des informations à proximité des yeux de l'utilisateur. De telles applications nécessitent que les objectifs disposent d’une batterie interne.

Interesting Engineering a déjà expliqué comment les entreprises géraient les affichages de réalité augmentée sur les lentilles de contact intelligentes. Ces appareils utilisent des batteries extrêmement fines avec des bobines d'induction et des fils constitués de métaux, ce qui présente des risques pour les yeux de l'utilisateur. Une équipe de recherche dirigée par Lee Seok Woo, professeur adjoint à l'École de génie électrique et électronique (EEE) de NTU, a maintenant conçu une batterie qui utilise n'importe quel métal.

La batterie est composée de matériaux biocompatibles et possède un revêtement à base de glucose. Ce revêtement peut réagir avec les ions sodium et chlorure présents dans l’eau à l’intérieur de la batterie, servant de circuit pour produire de l’électricité. Étant donné que les ions sodium et chlorure se trouvent également dans les larmes, les lentilles pourraient pratiquement être chargées au fur et à mesure que l'utilisateur les portait.

"Cette recherche a commencé avec une question simple : les piles des lentilles de contact pourraient-elles être rechargées avec nos larmes ?" a déclaré Woo dans un communiqué de presse. "Les techniques précédentes pour les batteries de lentilles n'étaient pas parfaites car un côté de l'électrode de la batterie était chargé et l'autre non. Notre approche peut charger les deux électrodes d'une batterie grâce à une combinaison unique de réaction enzymatique et de réaction d'auto-réduction." Puisque l’approche utilise du glucose et de l’eau, ils sont sans danger pour l’utilisateur et l’environnement une fois la vie terminée.

Étant donné que la batterie est plus fine qu’un millimètre, la plus grande question est de savoir quelle quantité d’énergie elle peut contenir et combien de temps elle peut être utilisée. Pour tester leur invention, les chercheurs ont travaillé avec un modèle oculaire simulé.

Leurs expériences ont montré que la batterie peut produire un courant de 45 microampères et une puissance maximale de 201 microwatts. Cette quantité d’énergie sera suffisante pour faire fonctionner l’appareil pendant la majeure partie de la journée.

C’est là que la charge de larmes est également utile. Lorsqu'elle est conservée dans une solution lacrymale simulée, la durée de vie de la batterie peut être prolongée d'une heure supplémentaire toutes les douze heures d'utilisation. Lorsqu'elle n'est pas utilisée, la batterie peut être conservée dans une solution saline concentrée contenant de grandes quantités d'ions glucose, potassium et sodium pour la recharge.

L’équipe a découvert que la batterie peut subir 200 cycles de charge-décharge. "Bien que la transmission de puissance sans fil et les supercondensateurs fournissent une puissance élevée, leur intégration présente un défi important en raison de l'espace limité dans la lentille." a déclaré Li Zongkang, titulaire d'un doctorat. étudiant à NTU qui a participé à ce travail. "En combinant la batterie et la biopile en un seul composant, la batterie peut se charger elle-même sans avoir besoin d'espace supplémentaire pour les composants filaires ou sans fil. De plus, les électrodes placées sur le côté extérieur de la lentille de contact garantissent que la vision de l'œil ne peut pas être obstrué. »

L’équipe travaille actuellement à augmenter la quantité de courant électrique que la batterie peut décharger et s’associe à des fabricants de lentilles de contact pour commercialiser ce produit.

Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Nano Energy.

Abstrait

Les lentilles de contact intelligentes développées pour des applications médicales et personnelles nécessiteront des alimentations miniaturisées, avec des batteries intégrées offrant des options prometteuses. Cependant, charger des batteries dans de petits appareils portables est un défi car il est difficile de transférer l’énergie électrique via une connexion filaire miniaturisée ou une unité de transmission sans fil. Nous développons ici des batteries sûres à base de larmes intégrées aux lentilles de contact qui sont chargées par du biocarburant pendant leur stockage. Des réactions enzymatiques de glucose oxydase et d'auto-réduction de polymère conducteur sont utilisées pour charger respectivement la cathode et l'anode. Les électrodes sont intégrées dans une lentille de contact et déchargées dans une solution de larmes artificielles, puis chargées dans une solution de glucose via une bio-réaction (appelée bio-charge). La batterie bio-chargeuse présente une capacité de décharge de 45 μA cm− 2 et une puissance maximale de 201 μW cm− 2, avec ses performances vérifiées sur 15 cycles. La batterie bio-chargeable peut également être chargée de manière conventionnelle par une alimentation externe.