Jam tangan tanpa baterai makin dekat dari tahap konsep ke penggunaan nyata. Kuncinya ada pada teknologi termoelektrik berbentuk film tipis yang dapat memanen perbedaan suhu antara kulit manusia yang hangat dan udara sekitar yang lebih dingin untuk menghasilkan listrik.
Masalah besarnya selama ini bukan pada idenya, melainkan pada cara membuat perangkat yang tipis, lentur, dan tetap efektif. Peneliti dari Seoul National University melaporkan solusi baru yang menjaga perangkat tetap datar, tetapi tetap mampu menciptakan aliran panas yang dibutuhkan untuk pembangkitan listrik.
Mengapa jam tangan tanpa baterai sulit diwujudkan
Generator termoelektrik bekerja saat ada beda suhu antara dua sisi material. Pada perangkat wearable, sumber panasnya berasal dari tubuh, sedangkan sisi dinginnya berasal dari lingkungan.
Tantangannya muncul saat material dibuat sangat tipis agar nyaman dipakai. Dalam kondisi itu, panas tubuh cenderung mengalir lurus ke atas menuju udara, sehingga tidak terbentuk zona panas dan dingin yang jelas di permukaan film.
Artikel referensi menjelaskan kondisi itu seperti panas yang lolos melalui selembar kertas tipis. Akibatnya, listrik yang dihasilkan menjadi terbatas dan belum cukup optimal untuk perangkat seperti jam tangan pintar atau sensor kesehatan.
Selama ini, insinyur biasanya mengatasi hambatan tersebut dengan melipat material atau membuat struktur pilar tiga dimensi. Cara itu memang membantu kinerja, tetapi mengorbankan keunggulan utama wearable, yaitu ringan, fleksibel, dan nyaman menempel di kulit.
Terobosan film tipis yang mengarahkan panas menyamping
Tim peneliti dari Seoul National University memperkenalkan pendekatan yang mereka sebut sebagai "pseudo-transverse thermoelectric generator". Hasil riset ini dipublikasikan di jurnal Science Advances dan menyoroti perubahan mendasar pada arah aliran panas di dalam perangkat.
Alih-alih membiarkan panas tubuh keluar secara vertikal, tim tersebut merancang dasar silikon elastis khusus. Mereka menanamkan nanopartikel tembaga penghantar panas hanya pada bagian tertentu, sehingga panas dipaksa bergerak ke samping di sepanjang material.
Pergerakan lateral itu penting karena dapat membentuk area hangat dan area lebih sejuk yang berdampingan pada permukaan datar. Dengan begitu, perangkat tetap tipis tetapi masih memiliki gradien suhu yang cukup untuk menghasilkan listrik.
Secara prinsip, desain ini meniru efek fisika yang lebih kompleks, yaitu saat aliran panas dan arus listrik bergerak pada sudut yang berbeda. Bedanya, efek tersebut dicapai bukan lewat bentuk perangkat yang besar, tetapi lewat rekayasa struktur pada film datar.
Apa arti temuan ini untuk jam tangan dan wearable lain
Bila diterapkan pada jam tangan, teknologi ini berpotensi mengurangi ketergantungan pada pengisian daya konvensional. Energi dari panas tubuh dapat dipakai untuk mendukung fungsi berdaya rendah seperti sensor suhu, pemantauan biometrik, atau sinkronisasi data berkala.
Potensi terbesarnya ada pada perangkat yang harus aktif terus-menerus. Dalam kategori ini, pasokan energi kecil tetapi stabil sering lebih penting daripada daya besar sesaat.
Menurut artikel referensi, seluruh perangkat dibuat dengan proses pencetakan berbasis tinta. Metode ini membuka peluang produksi yang lebih sederhana, fleksibel, dan dapat diskalakan untuk berbagai bentuk dan ukuran perangkat.
Komponen-komponennya juga bisa disusun secara modular seperti balok bangunan. Artinya, desain dapat disesuaikan untuk strap jam tangan, patch kesehatan, cincin pintar, hingga sensor kulit yang bentuknya tidak seragam.
Keunggulan yang membuatnya menarik
Berikut beberapa nilai penting dari teknologi ini untuk perangkat wearable:
- Tetap datar dan tipis, sehingga lebih nyaman dipakai harian.
- Fleksibel karena berbasis material silikon elastis.
- Memakai panas tubuh sebagai sumber energi pasif.
- Diproduksi dengan proses cetak berbasis tinta yang lebih mudah diskalakan.
- Bisa dirakit modular untuk banyak bentuk perangkat.
Keunggulan tersebut relevan dengan tren industri wearable yang bergerak ke perangkat lebih ringan dan lebih kecil. Produsen saat ini juga mencari cara untuk memperpanjang masa pakai tanpa menambah ukuran baterai.
Batasan yang masih perlu diperhatikan
Meski menjanjikan, teknologi termoelektrik dari panas tubuh belum otomatis menggantikan baterai penuh pada semua jam tangan pintar. Daya yang dihasilkan biasanya kecil dan sangat bergantung pada beda suhu antara kulit dan lingkungan.
Artinya, performa dapat berubah sesuai cuaca, tingkat aktivitas, dan cara perangkat menempel di tubuh. Pada lingkungan yang panas atau saat sirkulasi udara rendah, beda suhu bisa mengecil dan output listrik ikut turun.
Karena itu, skenario paling realistis dalam waktu dekat adalah sistem hibrida. Teknologi ini bisa menjadi pelengkap baterai utama atau menopang fungsi-fungsi tertentu agar konsumsi daya keseluruhan lebih efisien.
Dalam riset wearable modern, arah seperti ini dinilai penting karena mendukung perangkat yang selalu aktif tanpa sering diisi ulang. Jika pengembangan berlanjut dan efisiensinya meningkat, jam tangan yang memanfaatkan panas tubuh sebagai sumber energi dapat menjadi bagian dari generasi baru wearable mandiri yang lebih nyaman, tipis, dan praktis dipakai sepanjang hari.
