Pernahkah Anda merasakan sengatan listrik kecil ketika menyentuh gagang pintu setelah berjalan di atas karpet? Atau rambut tiba-tiba berdiri setelah melepas sweater? Fenomena sederhana tersebut sebenarnya merupakan salah satu bentuk listrik yang sangat menarik, yaitu triboelectricity atau listrik triboelektrik.

Selama ini listrik identik dengan kabel, baterai, generator, panel surya, atau pembangkit listrik. Namun, ternyata aktivitas sederhana seperti berjalan, menggosokkan dua benda, menggerakkan pakaian, bahkan menyentuh permukaan tertentu dapat menghasilkan muatan listrik. Jumlah energinya memang sangat kecil, tetapi para peneliti sedang mengembangkan teknologi yang dapat memanfaatkannya untuk menghasilkan listrik bagi perangkat elektronik berdaya rendah.

Apa Itu Triboelectricity?

Triboelectricity merupakan fenomena munculnya muatan listrik akibat adanya kontak dan pemisahan antara dua material yang berbeda. Ketika dua material bersentuhan, elektron pada permukaannya dapat berpindah dari satu material ke material lainnya.

Akibatnya, salah satu material menjadi lebih bermuatan negatif, sedangkan material lainnya menjadi lebih bermuatan positif.

Ketika kedua material tersebut kemudian dipisahkan, muncul perbedaan potensial listrik. Perbedaan potensial inilah yang dapat dimanfaatkan untuk menghasilkan arus listrik melalui rangkaian tertentu.

Fenomena tersebut sebenarnya bukan sesuatu yang baru. Contoh paling sederhana dapat ditemukan ketika balon digosokkan pada rambut. Setelah digosok beberapa kali, balon dapat menarik rambut atau potongan kertas kecil.

Namun, perkembangan teknologi membuat fenomena tersebut tidak lagi hanya menjadi eksperimen sederhana. Konsep triboelectricity kini dikembangkan menjadi Triboelectric Nanogenerator atau TENG, yaitu perangkat yang dapat mengubah energi mekanik dari gerakan menjadi energi listrik.

Dari Langkah Kaki Menjadi Energi Listrik

Bayangkan sebuah lantai yang dapat menghasilkan listrik setiap kali seseorang berjalan di atasnya.

Konsep ini bukan sekadar imajinasi. Teknologi triboelectric dapat dirancang menggunakan dua material yang menghasilkan perpindahan muatan ketika mendapatkan tekanan atau gesekan. Setiap langkah kaki memberikan energi mekanik yang kemudian dikonversi menjadi energi listrik.

Jika satu langkah hanya menghasilkan energi yang sangat kecil, mungkin tidak terlalu berarti. Namun, bagaimana jika lantai tersebut berada di stasiun kereta, pusat perbelanjaan, stadion, sekolah, atau bandara yang dilalui ribuan hingga jutaan orang?

Energi dari setiap langkah dapat dikumpulkan secara terus-menerus. Dalam skala besar, teknologi tersebut berpotensi digunakan untuk memasok energi bagi perangkat elektronik berdaya rendah seperti sensor, indikator, atau sistem Internet of Things (IoT).

Konsep serupa juga dapat diterapkan pada pakaian. Gerakan tubuh ketika berjalan atau beraktivitas menyebabkan kain saling bergesekan. Dengan menggunakan material khusus, gerakan tersebut berpotensi dikonversi menjadi energi listrik.

Apakah Bisa untuk Mengisi HP?

Pertanyaan menariknya, apakah triboelectricity bisa digunakan untuk mengisi smartphone?

Jawabannya: secara prinsip bisa menghasilkan listrik, tetapi penerapannya untuk mengisi baterai smartphone secara langsung masih memiliki banyak tantangan.

Smartphone membutuhkan energi yang jauh lebih besar dibandingkan sensor atau perangkat elektronik berdaya sangat rendah. Sementara itu, energi yang dihasilkan oleh satu aktivitas triboelektrik biasanya relatif kecil.

Karena itu, teknologi triboelectric lebih menjanjikan untuk aplikasi seperti wearable electronics, sensor IoT, sensor kesehatan, perangkat pemantauan lingkungan, dan sistem elektronik berdaya rendah.

Energi yang dihasilkan juga dapat dikumpulkan terlebih dahulu menggunakan kapasitor atau sistem penyimpanan energi lainnya. Setelah energi terkumpul dalam jumlah tertentu, energi tersebut dapat digunakan untuk mengoperasikan perangkat.

Dengan pendekatan seperti ini, triboelectricity tidak harus menggantikan baterai sepenuhnya. Teknologi ini justru dapat menjadi sumber energi tambahan untuk memperpanjang umur baterai.

Mengapa Teknologi Ini Menarik?

Salah satu keunggulan triboelectric nanogenerator adalah sumber energi mekaniknya sangat banyak ditemukan di lingkungan sekitar.

Gerakan manusia, getaran mesin, angin, gelombang, langkah kaki, bahkan gerakan pakaian dapat menjadi sumber energi mekanik.

Hal tersebut membuka peluang bagi pengembangan self-powered sensor, yaitu sensor yang mampu menghasilkan sebagian kebutuhan energinya sendiri dari lingkungan.

Bayangkan sebuah sensor suhu yang ditempatkan di ruangan dan tidak perlu sering mengganti baterai. Atau sensor pada sepatu yang memperoleh energi dari setiap langkah pemakainya.

Dalam dunia industri, teknologi ini juga dapat dikembangkan untuk memanfaatkan getaran mesin. Getaran yang selama ini dianggap sebagai energi yang terbuang dapat dipanen untuk membantu memberikan daya pada sensor monitoring.

Bukan Energi Gratis Tanpa Batas

Meskipun terdengar menarik, triboelectricity bukan berarti kita bisa mendapatkan energi listrik gratis dalam jumlah besar tanpa batas.

Energi tetap mengikuti prinsip kekekalan energi. Energi listrik yang dihasilkan berasal dari energi mekanik yang diberikan kepada sistem.

Ketika seseorang berjalan, misalnya, energi mekanik berasal dari gerakan tubuh. Ketika mesin bergetar, sumber energinya berasal dari sistem mekanik mesin tersebut.

Oleh karena itu, tantangan terbesar teknologi triboelectric adalah meningkatkan efisiensi konversi energi, stabilitas material, kemampuan menghasilkan listrik dalam jangka panjang, serta bagaimana mengumpulkan energi dalam jumlah yang cukup untuk digunakan oleh perangkat elektronik.

Masa Depan Listrik Bisa Berasal dari Gerakan Kita

Perkembangan triboelectricity menunjukkan bahwa konsep pembangkitan energi tidak selalu harus berukuran besar.

Selama ini kita mengenal pembangkit listrik seperti PLTU, PLTA, PLTS, PLTB, dan berbagai pembangkit lainnya yang menghasilkan energi dalam skala besar. Triboelectricity menawarkan pendekatan berbeda: mengambil energi kecil yang tersebar di sekitar kita dan menggunakannya untuk perangkat kecil.

Konsep tersebut menjadi semakin menarik seiring berkembangnya Internet of Things. Jumlah sensor di masa depan diperkirakan semakin banyak dan tersebar di berbagai tempat. Jika setiap sensor harus menggunakan baterai yang terus diganti, kebutuhan pemeliharaannya akan menjadi masalah.

Teknologi energy harvesting seperti triboelectric nanogenerator dapat menjadi salah satu solusi untuk mengurangi ketergantungan tersebut.

Jadi, ketika Anda berjalan di atas karpet dan merasakan sengatan listrik kecil, jangan menganggapnya hanya sebagai fenomena sederhana. Di balik kejadian tersebut terdapat prinsip fisika yang berpotensi menjadi bagian dari teknologi energi masa depan.

Mungkin suatu hari nanti, langkah kaki manusia, getaran mesin, dan gerakan sehari-hari bukan hanya menghasilkan aktivitas, tetapi juga ikut menghasilkan energi untuk menjalankan dunia digital.