پارچه نازکی که از رطوبت هوا برق فراوری می نماید!
به گزارش وبلاگ ساعت دیواری، تصور کنید که بتوانید با استفاده از رطوبت هوای اطراف و اقلام در دسترس مانند نمک دریا و یک تکه پارچه برق فراوری کنید و یا با استفاده از یک باتری به نازکی کاغذ، انرژی لوازم الکترونیکی روزمره را تامین کنید.
به گزارش وبلاگ ساعت دیواری، تیمی از محققان طراحی و مهندسی دانشگاه ملی سنگاپور به تازگی یک پارچه نازک خود شارژ شونده طراحی نموده اند که می تواند با استفاده از رطوبت هوا برق فراوری کند. این باتری تنها 0.3 میلی متر ضخامت دارد و قادر است با استفاده از نمک دریا، جوهر کربن و ژل مخصوص جاذب آب برق فراوری کند.
مفهموم دستگاه های MEG (فراوری الکتریسیته مبتنی بر رطوبت) به معنای توانایی مواد مختلف برای فراوری الکتریسیته در اثر تعامل با رطوبت موجود در هوا می باشد. این دستگاه ها به علت کاربردشان در دنیای واقعی از جمله در دستگاه های الکترونیکی پوشیدنی مانند مانیتور های سلامت، حسگر های الکترونیکی پوست و دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات بسیار مورد توجه قرار گرفته اند.
یکی از چالش های اصلی فناوری های فعلی MEG عملکرد الکتریکی نامطلوب آنها در هنگام قرارگیری در رطوبت محیط است. در چنین شرایطی برق فراوری شده به وسیله دستگاه های MEG معمولی برای تامین انرژی دستگاه های الکتریکی کافی و پایدار نخواهد بود. برای غلبه بر این چالش ها، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی استادیار تان سویی چینگ از دپارتمان علوم و مهندسی مواد، یک دستگاه تازه MEG را ابداع نموده اند. این دستگاه از یک لایه نازک پارچه پوشانده شده با نانوذرات کربنی تشکیل شده است.
در این مطالعه این تیم از پارچه ساخته شده از خمیر چوب و پلی استر استفاده کردند. دستگاه تازه فراوری الکتریسیته مبتنی بر رطوبت از تفاوت رطوبت پارچه پوشانده شده به وسیله کربن در منطقه ها مرطوب و خشک برای ایجاد جریان الکتریکی استفاده می نماید. نمک دریا به عنوان جاذب رطوبت در منطقه ها مرطوب استفاده می گردد. ناحیه ای از این پارچه که با نوعی هیدروژل یونی هیگروسکوپیک پوشانده شده است، به عنوان منطقه مرطوب شناخته می گردد.
ژل مخصوص جاذب آب که با استفاده از نمک دریا ساخته شده است، می تواند بیش از شش برابر وزن اصلی خود را جذب کند. این ژل برای جذب رطوبت از هوا استفاده می گردد. انتهای دیگر این پارچه، ناحیه خشکی است که حاوی لایه هیدروژل یونی هیگروسکوپیک نمی باشد. دستگاه MEG با جدا کردن یون های نمک دریا الکتریسیته فراوری می نمایند. قسمت مرطوب این دستگاه آب را جذب می نماید و یون های آزاد با بار مثبت (کاتیون ها) به وسیله نانوذرات کربنی که بار منفی دارند جذب می شوند. این اتفاق باعث ایجاد تغییراتی در سطح پارچه می گردد و یک میدان الکتریکی در سراسر آن ایجاد می نماید.
این تغییرات بعلاوه این امکان را به پارچه می دهد تا الکتریسیته را برای استفاده های بعدی ذخیره کند. پروفسور تان سویی چینگ می گوید: با وجود این ساختار نامتقارن منحصر به فرد، عملکرد الکتریکی دستگاه MEG ما به طور قابل توجهی در مقایسه با فناوری های قبلی MEG بهبود یافته است و در نتیجه برق بسیاری از دستگاه های الکترونیکی رایج مانند مانیتور های سلامت و لوازم الکترونیکی پوشیدنی را تامین می نماید.
این دستگاه انعطاف پذیری بالایی از خود نشان داده و توانسته در مقابل فشار ناشی پیچیدن، تحرک و خم شدن مقاومت کند. جالب توجه است که انعطاف پذیری فوق العاده آن به وسیله محققان با تا کردن پارچه به شکل یک جرثقیل اوریگامی (کاغذی) بر عملکرد کلی این دستگاه تاثیری نداشت. دستگاه MEG به علت سهولت مقیاس پذیری و قابلیت تجاری آن کاربرد های فراوانی می تواند داشته باشد.
منبع: techxplore
منبع: فرارو