سولارابيك، الولايات المتحدة الأمريكية- 19 مايو 2025: طوّر علماء أمريكيون مولدًا نانويًا (TENG) باستخدام شريط لاصق متوفر تجاريًا ومنخفض التكلفة، يتميز بقدرته على استخلاص الطاقة الكهربائية من مصادر متنوعة تشمل حركة الإنسان والظروف البيئية. يهدف هذا الابتكار، الذي كشف عنه باحثون من جامعة ألاباما في هنتسفيل (UAH)، إلى تشغيل الأجهزة الإلكترونية الصغيرة، ومن ضمنها المستشعرات الحيوية القابلة للارتداء. يعتمد المولد على تحويل الطاقة الميكانيكية، الناتجة عن الاحتكاك أو الحركة، إلى طاقة كهربائية. استخدم الباحثون مواد شريطية تجارية تتألف من أغشية بولي إيثيلين تيريفثاليت المُعدَّنة كأقطاب كهربائية، مع طبقات من شريط سكوتش الشهير لعملية توليد الطاقة.
آلية عمل دقيقة وتصميم فريد لتعزيز كفاءة التوليد
يتحقق استخلاص الطاقة في هذا المولد المبتكر من خلال التفاعل بين مادة البولي بروبيلين وطبقة اللاصق الأكريليكي عند تعرضهما للضغط والتحرير. تتشكل نتيجة هذا التفاعل فجوات بحجم ذري عند السطح البيني بين المادتين، وذلك بفعل قوى فان دير فالس. وقد أوضحت الدراسة أن تصميم المولد المقترح يتضمن وضعه بين لوحين بلاستيكيين، مما يشكل جهاز حصاد طاقة قائمًا على الاهتزاز، مع كتلة مثبتة في الجزء العلوي منه لتعزيز التقاط الاهتزازات. وأفاد الدكتور مونهيونغ جانغ، عالم الأبحاث في جامعة UAH، بأنه جرب أنواعًا مختلفة من شريط سكوتش، وتمكن وفريقه من توليد طاقة أعلى مقارنة بالشريط مزدوج الوجه التقليدي، مشيرًا إلى أن التصميم الجديد يتفادى مشكلة الأسطح اللاصقة، مما يسمح للمولد بالعمل بكفاءة عند ترددات عالية جدًا تصل إلى 300 هرتز، وهو تحسن كبير عن التصميمات السابقة التي غالبًا ما تعمل بتردد أقل من 5 هرتز.
حصاد طاقة واعد وتطبيقات تتجاوز الإضاءة إلى المستشعرات المتقدمة
ينتج الجهاز الجديد طاقة قصوى تبلغ 53 مللي واط، وهي كمية كافية لإضاءة 350 مصباحًا من نوع LED، وكذلك تشغيل مؤشر ليزر. ونجح الفريق البحثي في دمج مولد TENG المُحسَّن في تطبيقين عمليين: مستشعر صوتي قادر على التقاط الموجات الصوتية، ومستشعر حيوي ذاتي التشغيل يمكن ارتداؤه لرصد حركات الذراع. يفتح هذا الأخير الباب لتطوير أجهزة تقيس نشاط العضلات البشرية، مما قد يساهم في الوقاية من الإصابات وتحسين الأداء الرياضي. وأكد الدكتور جانغ أن الأبحاث ستستمر لتطوير تطبيقات وتصميمات متنوعة، مضيفًا أنه تم تقديم كشف اختراع يتعلق بحصاد الطاقة والمستشعرات الحيوية القابلة للارتداء، ومن المزمع تقديم طلب براءة اختراع قريبًا. كما يعمل الفريق على كشف اختراع لمستشعر صوتي، معتبرًا أن القدرة على توليد المزيد من الطاقة من البيئة المحيطة ستفتح آفاقًا أوسع لمجموعة متنوعة من التطبيقات.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: uah
