Pionir Material dan Energi Cerdas

Komisi Regulasi Nuklir AS (NRC) meluncurkan aturan baru yang mengatur pengembangan dan penggunaan mesin fusi nuklir untuk tujuan komersial. Regulasi ini dimaksudkan untuk mengakomodasi berbagai desain mesin fusi dan mengatur penggunaan material radioaktif yang mungkin terbentuk selama operasi. Aturan ini bersifat teknologi inklusif dan berfokus pada risiko, dengan tujuan menyesuaikan berbagai metode fusi seperti tokamak dan stellarator. Bahan bakar yang dipertimbangkan meliputi deuterium yang melimpah di laut dan tritium yang langka dan radioaktif dengan setengah masa hidup 12 tahun. Publik diberi kesempatan selama 90 hari untuk memberikan komentar hingga tanggal 27 Mei 2026, sehingga regulasi ini diharapkan menjadi kerangka hukum yang kuat dan fleksibel untuk mendukung komersialisasi energi fusi yang aman dan efisien.

Desain terbalik dengan AI dan 4D printing kini memungkinkan pembuatan metamaterial mekanik yang sesuai dengan profil mekanis yang diinginkan. Tim dari University of California, Berkeley memimpin dengan sistem pembelajaran mesin yang menghasilkan microstruktur lattice berdasarkan kurva tegangan-regangan target. Proses 4D printing memanfaatkan material 'pintar' yang dapat berbentuk ulang atau mengubah kekakuan sebagai respons terhadap stimulus seperti panas atau cahaya. Hal ini dimanfaatkan dalam aplikasi seperti antena yang dapat deploy ketika di ruang angkasa serta robot lunak yang dapat mengubah bentuk dan kekakuan sesuai kebutuhan tugas. Studi kasus seperti MLJ actuator dan struktur pendaratan pesawat eVTOL membuktikan kemampuan metamaterial ini untuk beradaptasi secara aktif dalam berbagai kondisi fungsional. Meski masih ada tantangan seperti ketahanan dan skalabilitas, teknologi ini membuka masa depan dimana struktur bisa bertransformasi sesuai kondisi lingkungan dan kebutuhan.

Ilmuwan dari Ohio State University mengembangkan teknologi 3D printing laser yang bisa mengubah debu Bulan menjadi bahan bangunan keramik tahan panas dan kuat. Mereka menggunakan simulasi debu Bulan, LHS-1, dan melapisinya tipis-tipis lalu dilebur dengan laser, menghasilkan material yang kuat dan tahan suhu ekstrem, penting untuk konstruksi di Bulan. Teknologi ini memungkinkan pembangunan infrastruktur Bulan yang berkelanjutan dan murah tanpa harus mengirim material berat dari Bumi, sangat penting untuk misi jangka panjang seperti Artemis.

Para peneliti dari Wuhan University of Technology berhasil mengembangkan sel surya polimer yang mencapai efisiensi konversi daya sebesar 19,1%. Ini merupakan kemajuan penting karena sel surya polimer biasanya mengalami masalah stabilitas ketika digunakan dalam jangka waktu lama. Masalah utama yang dihadapi adalah ikatan lemah dalam struktur polimer yang membuat akseptor polimer rentan terhadap degradasi fotokimia. Namun, dengan memasukkan molekul kecil ke dalam matriks polimer, peneliti berhasil meningkatkan kemasan molekuler dan mengurangi volume bebas yang menyebabkan degradasi. Hasilnya adalah sel surya yang tidak hanya memiliki efisiensi tinggi, tetapi juga mampu mempertahankan 97% dari kinerja awalnya setelah 2.000 jam penggunaan di udara terbuka. Hal ini menunjukkan potensi besar untuk aplikasi komersial dan penggunaan sehari-hari dengan daya tahan tinggi. Strategi ini membuka peluang bagi sel surya polimer yang fleksibel dan ringan, yang cocok untuk digunakan pada berbagai perangkat portabel dan sistem energi terdistribusi yang ramah lingkungan. Ini juga merupakan langkah maju dalam teknologi energi terbarukan yang lebih efektif dan ekonomis. Penelitian ini menunjukkan bahwa dengan memahami secara mendalam struktur molekuler dan morfologi bahan organik, kita bisa menciptakan solusi praktis untuk masalah stabilitas serta efisiensi, menjadikan teknologi ini semakin dekat untuk dapat diadopsi secara luas di berbagai aplikasi energi masa depan.

Everllence, sebuah perusahaan di Augsburg, Jerman, baru-baru ini berhasil menguji mesin pembakaran menggunakan 100% hidrogen yang merupakan bagian dari proyek HydroPoLEn. Mesin ini didesain khusus untuk mengoperasikan hidrogen, sehingga meningkatkan efisiensi dan kepadatan daya. Proyek ini mendapat dukungan dari Kementerian Ekonomi dan Energi Jerman yang berfokus pada pengembangan teknologi bahan bakar alternatif. Selain mesin, infrastruktur pasokan hidrogen juga telah dibangun di lokasi riset untuk mendukung pengujian dan pengembangan lebih lanjut. HydroPoLEn adalah kolaborasi yang melibatkan Everllence sebagai pengembang mesin, WTZ yang mengurusi pengujian dan termodinamika, serta NMA dari Technische Universität München yang melakukan penelitian akademik dan pemodelan. Proyek ini bertujuan mengatasi tantangan teknis seperti adaptasi komponen dan sistem pengaman untuk bahan bakar hidrogen yang berbeda sifatnya dari bahan bakar konvensional. Dengan pengembangan ini, para ahli percaya hidrogen dapat menjadi solusi utama untuk mengurangi emisi karbon di industri pelayaran khususnya pada kapal penumpang. Selain penggunaan mesin hidrogen, para peneliti di Karlsruhe Institute of Technology juga berhasil mencapai rekor pengoperasian turbin gas bahan bakar hidrogen selama 303 detik, yang sebelumnya hanya mampu bertahan beberapa detik karena risiko kerusakan. Ini menandai kemajuan besar dalam teknologi pembangkit listrik bebas karbon. Secara keseluruhan, perkembangan ini memperlihatkan potensi besar hidrogen sebagai bahan bakar alternatif untuk sektor maritim. Meski masih dalam tahap awal, kolaborasi antara industri dan akademisi sangat penting untuk mempercepat penerapan teknologi hijau ini demi masa depan yang lebih bersih dan berkelanjutan.

Para ilmuwan Amerika Serikat telah mengembangkan perangkat lunak simulasi bernama Griffin yang mampu mensimulasikan berbagai proses kompleks dalam reaktor nuklir. Dengan kemampuan prediksi yang mendalam, perangkat lunak ini membantu para insinyur melihat bagaimana reaktor akan bekerja dalam kondisi nyata tanpa harus membuat prototipe fisik. Griffin dikembangkan oleh laboratorium Idaho National Laboratory dan Argonne National Laboratory, serta dibangun di atas platform simulasi MOOSE. Perangkat ini dapat menggabungkan simulasi dan analisis neutron, aliran panas, mekanika struktural, dan perilaku bahan dalam satu model yang terintegrasi. Perangkat lunak ini dapat digunakan untuk beragam jenis reaktor nuklir, termasuk reaktor cair, reaktor suhu tinggi, hingga reaktor mikro. Selain itu, Griffin juga berperan dalam pengembangan teknologi nuklir untuk misi luar angkasa NASA seperti roket termal nuklir dan sistem tenaga di bulan dan Mars. Selain untuk teknologi tenaga nuklir, Griffin juga membantu riset fusi dengan mensimulasikan interaksi neutron dalam pembiakan bahan bakar tritium, yang penting bagi pembangunan pembangkit energi fusi di masa depan. Dengan demikian, manfaat Griffin sangat luas di bidang energi dan eksplorasi ruang angkasa. Penggunaan Griffin diharapkan dapat mempercepat inovasi teknologi nuklir dengan biaya lebih rendah dan risiko lebih kecil. Profesor menyatakan bahwa perangkat lunak ini akan menjadi alat penting dalam mewujudkan energi nuklir yang lebih aman, efisien, dan berkelanjutan untuk masa depan.

Tim peneliti dari Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) di Cina mengembangkan cara baru untuk mengatasi masalah di lapisan interface tersembunyi pada solar cell perovskite terbalik. Lapisan ini menjadi tantangan karena sering menyebabkan cacat elektronik dan kerusakan yang menurunkan kinerja dan umur perangkat. Pengembangan metode crystal-solvate (CSV) pre-seeding memungkinkan kristal perovskite tumbuh dengan sangat teratur dari bawah ke atas. Nanokristal khusus yang digunakan bekerja sebagai template yang membantu perbaikan struktur dan mengurangi kekosongan di lapisan dasar tersebut. Selain itu, teknik ini juga meningkatkan daya basah permukaan yang biasanya sukar dilapisi dan mengeluarkan molekul pelarut secara bertahap selama proses pemanasan untuk memperbaiki cacat dan menyusun ulang kristal pada interface. Proses ini menjadikan film perovskite lebih sempurna dan kuat. Dengan metode ini, peneliti berhasil membuat mini-modul berukuran hampir 50 cm dengan efisiensi konversi daya mencapai 23,15%. Hebatnya, efisiensi modul besar ini hampir tidak berkurang dibandingkan dengan sel kecil, menunjukkan potensi produksi massal yang stabil. Penemuan ini tidak hanya menjanjikan untuk panel surya tapi juga dapat diterapkan pada teknologi semikonduktor dan perangkat pemancar cahaya lainnya. Metode ini membuka peluang besar untuk kemajuan teknologi energi terbarukan dan elektronik.

Para peneliti dari Universitas Jena dan Ulm di Jerman berhasil mengembangkan baterai berbasis kopolimer yang mampu menyimpan energi matahari selama beberapa hari dengan efisiensi tinggi. Teknologi ini memungkinkan penyimpanan energi yang dihasilkan dari sinar matahari dan kemudian melepaskannya dalam bentuk hidrogen hijau yang ramah lingkungan. Hidrogen hijau adalah alternatif bahan bakar yang sangat penting karena dapat digunakan untuk aplikasi berenergi tinggi tanpa menghasilkan emisi karbon, berbeda dengan hidrogen yang dihasilkan dari reformasi metana. Namun, tantangan besar dalam produksi hidrogen hijau adalah penyimpanannya yang efisien dan terjangkau. Baterai ini menggunakan kopolimer larut air dengan aktivitas redoks yang kuat sebagai unit fungsional utama. Dengan mengubah nilai pH sebagai sebuah saklar, baterai ini bisa diisi ulang secara reversibel, dengan perubahan warna sebagai indikator status muatannya, dari kuning (kosong) ke ungu (penuh). Pengisian energi melalui sinar matahari mencapai efisiensi 80%, dan saat melepaskan energi sebagai hidrogen hijau dengan bantuan katalis, sistem tetap efisien dengan 72%. Hal ini menunjukkan potensi teknologi ini dalam siklus pengisian dan pengosongan yang berulang tanpa penurunan performa signifikan. Inovasi ini membuka jalan bagi teknologi penyimpanan energi surya yang lebih hemat biaya, dapat diskalakan, dan ramah lingkungan. Ini akan berkontribusi besar terhadap transisi menuju ekonomi energi kimia yang berkelanjutan dan memperluas penggunaan hidrogen hijau dalam berbagai sektor industri.

Sebuah perusahaan Tiongkok, Hunan Tyen dari Changan, telah menciptakan perangkat baru yang disebut Power Turbine Generator (PTG) untuk mengatasi masalah utama kendaraan listrik yakni keterbatasan jarak tempuh. Perangkat ini dapat dipasang dan dilepas sesuai kebutuhan, memungkinkan kendaraan listrik menempuh jarak lebih jauh tanpa harus menambah baterai besar. PTG bekerja dengan menghasilkan listrik dari bahan bakar melalui sistem turbin yang efisien dan kompak. Dengan teknologi simulasi canggih, desain internalnya memaksimalkan aliran udara dan performa komponen-komponennya, seperti bantalan bola dan kompresor, sehingga meningkatkan efisiensi konversi energi. Keunggulan utama PTG selain ukuran yang lebih kecil dan daya yang lebih tinggi, adalah kemampuannya untuk menggunakan berbagai jenis bahan bakar. Ini membuat perangkat sangat fleksibel, cocok untuk pengemudi yang jarang memerlukan jarak jauh, tetapi membutuhkan cadangan ketika melakukan perjalanan jauh. Selain untuk mobil penumpang, teknologi ini juga memiliki potensi aplikasi lainnya, seperti sistem tenaga portabel dan kendaraan udara tanpa awak. Dengan keberadaan PTG, ketergantungan pada baterai besar yang berat dan mahal dapat dikurangi, membantu menekan biaya dan meningkatkan daya jelajah kendaraan listrik. PTG diharapkan bisa membantu mengatasi kecemasan jarak tempuh yang sering dialami pengguna mobil listrik terutama di wilayah dengan infrastruktur pengisian yang masih kurang, serta memberikan solusi praktis untuk kondisi cuaca buruk dan penggunaan kecepatan tinggi yang biasanya mengurangi jarak tempuh baterai.

Para ilmuwan di China telah mengembangkan teknologi baterai lithium cair yang bisa meningkatkan kapasitas penyimpanan energi hingga dua kali lipat dibanding teknologi yang ada saat ini. Baterai lithium sangat penting untuk berbagai perangkat elektronik seperti smartphone dan kendaraan listrik, namun kini mereka sudah hampir mencapai batas maksimal energinya. Teknologi baru ini dihasilkan oleh tim peneliti dari Nankai University dan Shanghai Institute of Space Power Sources. Mereka menciptakan jenis elektrolit baru yang mampu meningkatkan kepadatan energi baterai hingga 700 watt-jam per kg, jauh di atas batas normal sekitar 350 watt-jam per kg saat ini. Dengan baterai baru ini, kendaraan listrik yang sebelumnya hanya mampu menempuh jarak sekitar 500 km dalam sekali pengisian, kini bisa melaju lebih dari 1.000 km. Artinya, pengemudi tidak perlu sering mengisi ulang baterai, dan penggunaan kendaraan listrik jadi lebih praktis dan efisien. Selain itu, baterai baru ini juga dikabarkan dapat bekerja lebih baik dalam kondisi suhu rendah, sehingga membuat kendaraan listrik lebih tahan dan dapat diandalkan saat cuaca dingin. Kemampuan ini sangat penting karena masalah daya tahan baterai di cuaca dingin sering menjadi kendala penggunaan EV. Penemuan ini dapat menjadi solusi penting untuk mengatasi keterbatasan baterai cair saat ini dan mempercepat adopsi kendaraan listrik di masa depan. Namun, masih perlu pengujian lebih lanjut untuk memastikan keamanan dan biaya produksi yang efisien sebelum teknologi ini bisa dipasarkan secara luas.