Tim peneliti yang dipimpin oleh University of Maryland telah menciptakan perangkat yang dapat merubah panas menjadi listrik yang beroperasi pada skala ion. Suatu hari nanti cara ini dapat memanfaatkan panas tubuh untuk menghasilkan energi.
Dipimpin oleh peneliti UMD Liangbing Hu, Robert Briber dan Tian Li dari departemen ilmu material, dan Siddhartha Das dari teknik mesin, tim mengubah sepotong kayu menjadi sebuah membran fleksibel yang menghasilkan energi dari jenis arus listrik yang mirip dengan arus listrik (ion) yang dijalankan oleh tubuh manusia. Energi ini dihasilkan dengan menggunakan dinding saluran yang bermuatan dan sifat-sifat unik lainnya dari struktur nano yang secara alami terdapat pada kayu. Dengan teknologi terbaru berbasis kayu ini, mereka dapat menggunakan perbedaan kecil dari suhu untuk secara efisien menghasilkan ion bertegangan, seperti yang ditunjukkan dalam makalah yang telah diterbitkan di jurnal Nature Materials.
Untuk menghasilkan muatan dari perbedaan suhu yang sangat besar adalah mudah seperti pada peristiwa badai petir. Tetapi untuk perbedaan suhu yang kecil akan lebih sulit.
Namun, tim mengatakan mereka telah berhasil mengatasi tantangan ini. Hu mengatakan mereka sekarang telah “mendemonstrasikan perangkat pembuktian konsepnya, untuk memanfaatkan panas dengan suhu yang rendah menggunakan perilaku nanoionik dari struktur nano pada kayu olahan”.
Setiap pohon memiliki saluran yang memindahkan air dari akar menuju daun yang berukuran sangat kecil pada tingkat sel tunggal atau pada skala nanometer. Tim telah memanfaatkan saluran ini untuk mengatur ion.
Para peneliti mengolah kayu dengan menghilangkan dua buah komponen – lignin dan hemiselulosa – sehingga hanya menyisakan selulosa yang khas dengan sifat fleksibilitasnya. Proses ini juga mengubah struktur selulosa dari tipe I ke tipe II yang merupakan kunci untuk meningkatkan konduktivitas ion.
Sebuah membran, terbuat dari sepotong kayu tipis, dibatasi oleh elektroda platinum, dengan elektrolit berbasis natrium disusupkan ke dalam selulosa, yang mengatur aliran ion di dalam saluran kecil dan menghasilkan sinyal listrik.
“Dinding saluran bermuatan dapat membentuk medan listrik yang muncul pada nanofiber dan dengan demikian membantu secara efektif mengatur pergerakan ion di bawah gradien termal,” kata Tian Li, penulis utama makalah ini.
Li mengatakan bahwa ion-ion natrium di dalam elektrolit dimasukkan ke dalam saluran yang selaras, yang dimungkinkan oleh konversi struktur kristal selulosa dan oleh penguraian kelompok fungsional permukaan .
“Kami adalah orang pertama yang menunjukkan bahwa, jenis membran ini, dengan susunan selaras selaras yang luas, dapat digunakan sebagai membran ion selektif berkinerja tinggi oleh nanofluida dan aliran molekul, dan sangat memperluas aplikasi berkelanjutan selulosa menjadi nanoionik,” kata Li dalam tulisannya.
