توسط : محققان روشی بسیار ساده و کمهزینه برای تولید انرژی پیشنهاد دادهاند که بدون نیاز به تجهیزات پیچیده، تنها با لغزش و اصطکاک لایههای نازکی از کرههای پلیمری روی یکدیگر برق تولید میکند. این نوآوری میتواند نسل آینده ابزارهای خودشارژ، از پوشیدنیها گرفته تا حسگرهای بیسیم، را متحول کند.
در این فناوری، لایههایی بسیار نازک از کرههای پلیمری پلیمتیلمتاکریلات (PMMA) روی یکدیگر حرکت میکنند. این تماس و لغزش، بر پایه اثر تریبوالکتریک، بار الکتریکی ایجاد میکند (همان پدیدهای که هنگام مالیدن بادکنک روی مو تجربه میشود).
ساخت چنین فیلمهای سازمانیافتهای معمولاً به دستگاههای پیشرفته و شرایط خلأ نیاز دارد، اما پژوهشگران نشان دادند که با یک فرایند سایشی ساده نیز میتوان آرایههایی مرتب از این کرهها ایجاد کرد. ضخامت این لایهها تنها چند میکرومتر است؛ حدود یکدهم قطر موی انسان، و همین ویژگی آنها را بسیار سبک، ارزان و قابلاعمال روی تقریباً هر سطحی میکند.
برای ساخت یک منبع کوچک برق، دو لایه جداگانه تولید شد: یکی با کرههای ریزتر و دیگری با کرههای کمی درشتتر. هنگامی که این دو سطح روی یکدیگر فشرده یا توسط ارتعاشات ساده تحریک میشوند، اختلاف بار الکتریکی قابل توجهی ایجاد میشود.
آزمایشها نشان داد که این سامانه قادر است حدود ۰.۵ کیلوولت ولتاژ تولید کند؛ هرچند شدت جریان در حد ۴ نانوآمپر باقی میماند. این خروجی برای تأمین برق دستگاههای بزرگ کافی نیست، اما میتواند انرژی لازم برای شارژ تجهیزات پوشیدنی کممصرف، مانند ساعتهای هوشمند در هنگام حرکت یا فعالیت بدنی را فراهم کند.
مزیت دیگر این روش، ماهیت کاملاً سازگار با محیطزیست آن است. بسیاری از فناوریهای تولید انرژی از اصطکاک به فلوئوروپلیمرهای سمی و سختبازیافت وابستهاند، اما در این شیوه تنها از کرههای ساده PMMA استفاده میشود و هیچ حلال شیمیایی خطرناک یا ماده آلایندهای در فرایند ساخت بهکار نمیرود. همین موضوع این فناوری را هم «سبز» و هم «قابل توسعه در مقیاس صنعتی» میکند.
به گفته پژوهشگران، میتوان این فناوری را در مقیاس بزرگ بهکار گرفت و سطوح گستردهای تولید کرد که با کوچکترین لرزش، ضربه یا تماس، برق تولید کنند. چنین سطوحی میتوانند در سنسورهای بیسیم، دستگاههای اینترنت اشیا، تجهیزات پوشیدنی، ابزارهای پزشکی و حتی در طراحی ساختمانها مورد استفاده قرار گیرند تا بخشی از انرژی روزمره از طریق حرکتهای طبیعی محیط تأمین شود.
نتایج این پژوهش در مجله Nano Energy منتشر شده است.
بیشتر بخوانید: دستاورد جدید دانشمندان: تولید برق با آب و فشار مکانیکی
