پلیمری که ابزارهای پوشیدنی را خودشارژ می‌کند

ایسنا/ گروهی بین‌المللی از پژوهشگران موفق شده‌اند شیوه‌ای ساده، کم‌هزینه و سازگار با محیط‌زیست برای تولید انرژی در نسل تازهٔ ابزارهای خودشارژ ارائه کنند؛ روشی که تنها با حرکت دادن کره‌های پلیمری ریز روی یکدیگر، الکتریسیته تولید می‌کند.

به نقل از ستاد نانو، پژوهشگران دانشگاه آزاد بروکسل همراه با تیم‌هایی از دانشگاه صنعتی ریگا در لتونی، دانشگاه «آر.ام.آی.تی» (RMIT University) استرالیا و مؤسسه «مِسا پلاس» (MESA+) هلند، شیوه‌ای نوین برای تولید انرژی از اصطکاک ارائه کرده‌اند که می‌تواند آیندهٔ ابزارهای خودشارژ را متحول کند. نتیجهٔ این پژوهش در مجله Nano Energy منتشر شده و نشان می‌دهد که ساخت پوشش‌های فوق‌نازک انرژی‌ساز می‌تواند با استفاده از کره‌های پلیمری ساده و بدون نیاز به تجهیزات آزمایشگاهی پیشرفته ممکن باشد.

---

بازار

---

در این فناوری، لایه‌هایی بسیار ظریف از کره‌های پلیمری «پلی‌متیل‌متاکریلات» (PMMA) روی یکدیگر حرکت می‌کنند و بر اثر اصطکاک، نیروی الکتریکی تولید می‌شود؛ پدیده‌ای که بر پایهٔ اثر تریبوالکتریک عمل می‌کند. همین اثر است که باعث می‌شود در روزهای خشک زمستان، مالیدن بادکنک روی مو، بار الکتریکی ایجاد کرده و در نهایت به تخلیهٔ کوچک الکتریکی منجر شود.

گام مهم این پژوهش آن است که تولید چنین فیلم‌های فوق‌نازکی معمولاً نیازمند دستگاه‌های گران‌قیمت، خلأ آزمایشگاهی و روش‌های پیچیده است؛ اما پژوهشگران نشان داده‌اند می‌توان تنها با یک روش سایشی ساده، لایه‌هایی سازمان‌یافته و منظم از کره‌های PMMA ایجاد کرد. این لایه‌ها تنها چند میکرومتر ضخامت دارند؛ یعنی چیزی حدود یک‌دهم قطر موی انسان. همین ضخامت پایین باعث می‌شود این پوشش‌ها سبک، ارزان و قابل‌اعمال بر هر سطح سختی باشند.

برای ایجاد یک منبع کوچک تولید انرژی، دو لایهٔ جداگانه ساخته شد: یکی با کره‌های کوچک‌تر و دیگری با کره‌های کمی بزرگ‌تر. هنگامی که این دو لایه روی یکدیگر فشرده شده یا با محرک‌های ارتعاشی مانند اسپیکر گوشی تلفن همراه تحریک می‌شوند، اختلاف بار الکتریکی قابل‌توجهی ایجاد می‌شود. آزمایش‌ها نشان دادند که این سامانه می‌تواند ولتاژی در حد ۰.۵ کیلوولت تولید کند؛ هرچند جریان تولیدی تنها حدود ۴ نانومتر آمپر است. این خروجی برای راه‌اندازی مستقیم وسایل بزرگ کافی نیست، اما ظرفیت لازم برای شارژ تجهیزات پوشیدنی کم‌مصرف مانند ساعت‌های هوشمند در هنگام حرکت یا فعالیت ورزشی را فراهم می‌کند.

یکی از برتری‌های مهم این روش، سازگاری زیست‌محیطی آن است. در حالی که بسیاری از سامانه‌های انرژی‌ساز به مواد فلوئوروپلیمری نیاز دارند که هم سمی‌اند و هم بازیافت دشواری دارند، این فناوری تنها از کره‌های پلاستیکی PMMA استفاده می‌کند و در فرآیند ساخت نیز خبری از حلال‌ها یا مواد شیمیایی خطرناک نیست. به همین دلیل می‌توان این روش را هم «سبز» و هم «قابل‌گسترش» دانست.

پژوهشگران می‌گویند این روش می‌تواند در مقیاس صنعتی به‌کار گرفته شود و امکان تولید سطوح انرژی‌بردار در ابعاد بزرگ را فراهم کند؛ سطوحی که با کوچک‌ترین لرزش، حرکت یا تماس، برق تولید می‌کنند. این نوآوری می‌تواند کاربردهای گسترده‌ای در سنسورهای بی‌سیم، ابزارهای اینترنت اشیا، دستگاه‌های پوشیدنی، تجهیزات پزشکی و حتی جانمایی در ساختمان‌ها داشته باشد تا بخش کوچکی از نیاز انرژی از طریق حرکت‌های طبیعی روزمره تأمین شود.

این پژوهش نشان می‌دهد که تولید برق از اصطکاک، دیگر محدود به تجهیزات آزمایشگاهی پیچیده نیست و می‌توان با مواد ساده و روشی کم‌هزینه، پوشش‌هایی ساخت که با کوچک‌ترین جنبش انرژی تولید کنند. همین ویژگی، چشم‌انداز استفاده از این فناوری در نسل آیندهٔ دستگاه‌های خودشارژ و ابزارهای کم‌مصرف را تقویت می‌کند.

🔹"آخرین خبر" در روبیکا
🔹"آخرین خبر" در ایتا
🔹"آخرین خبر" در بله