به گزارش تجارت نیوز، انرژی پایدار و روش‌های نوین تأمین برق، همواره دغدغه اصلی دانشمندان و صنایع پیشرفته بوده است. از باتری‌های کوچک برای دستگاه‌های پوشیدنی گرفته تا نیروگاه‌های عظیم، همه به دنبال منابعی هستند که هم کارآمد باشند و هم محدودیت‌های رایج مانند نیاز به شارژ مداوم یا استفاده از سوخت‌های فسیلی را نداشته باشند. در همین راستا، محققان دانشگاه پکن موفق شده‌اند به دستاوردی شگفت‌انگیز برسند: ساخت اولین کش لاستیکی ترموالکتریک جهان که می‌تواند تنها با استفاده از گرمای بدن، برق تولید کند. این نوآوری نه تنها مسیر تازه‌ای در دنیای تجهیزات پوشیدنی و پزشکی باز می‌کند، بلکه می‌تواند در آینده انقلابی در استفاده از انرژی‌های تجدیدپذیر ایجاد کند.
چگونه کش لاستیکی ترموالکتریک کار می‌کند؟
اصل این فناوری بر مبنای اثر ترموالکتریک است؛ پدیده‌ای که در آن اختلاف دما میان دو محیط، به تولید جریان الکتریسیته منجر می‌شود. بدن انسان معمولاً دمایی در حدود ۳۷ درجه سانتی‌گراد (۹۸.۶ فارنهایت) دارد، در حالی که دمای محیط اغلب بین ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد (۶۸ تا ۸۶ فارنهایت) متغیر است. این اختلاف دمای ساده، منبعی پایدار برای تولید برق فراهم می‌کند.
تا پیش از این، بیشتر مواد ترموالکتریک یا بسیار سخت و شکننده بودند یا در صورت کشش، عملکرد خود را از دست می‌دادند. تیم تحقیقاتی دانشگاه پکن توانست ماده‌ای طراحی کند که علاوه بر رسانایی بالا، خاصیت کشسانی شبیه به لاستیک طبیعی هم داشته باشد.
ویژگی‌های شگفت‌انگیز کش ترموالکتریک
این کش نوآورانه با ترکیب پلیمرهای نیمه‌رسانا و لاستیک الاستیک ساخته شده و یک شبکه نانوفیبری در آن مهندسی شده است تا هم کشسانی و هم رسانایی الکتریکی تضمین شود. آزمایش‌ها نشان داد که این ماده:
- تا ۸۵۰ درصد طول اولیه خود کشیده می‌شود.
- وقتی تا ۱۵۰ درصد کشیده شود، بیش از ۹۰ درصد به حالت اولیه بازمی‌گردد؛ درست مانند لاستیک طبیعی.
- با استفاده از عوامل دوپینگ ویژه، عملکرد ترموالکتریک آن در دمای اتاق به سطحی رسیده است که با مواد معدنی مرسوم رقابت می‌کند.
این نوآوری به‌ویژه در حوزه الاستومرهای نوع n اهمیت دارد؛ موادی که قادر به هدایت الکترون‌ها هستند و رسانایی خود را حتی در شرایط فشار مکانیکی حفظ می‌کنند. تاکنون دستیابی به چنین ویژگی‌ای در سیستم‌های نوع n امکان‌پذیر نشده بود.
کاربردهای گسترده و آینده‌نگر
به گفته لی تینگ، دانشمند مواد و نویسنده مسئول این پروژه، هدف اصلی تیم تنها شارژ تجهیزات پوشیدنی مانند ساعت‌های هوشمند یا دستبندهای ورزشی نبوده است. بلکه این فناوری می‌تواند دامنه بسیار گسترده‌تری از کاربردها داشته باشد:
- پوشیدنی‌ها و لباس‌های هوشمند: تصور کنید لباسی که نه تنها دمای بدن را تنظیم می‌کند، بلکه هم‌زمان گوشی شما را در جیب‌تان شارژ می‌کند.
- تجهیزات پزشکی: بیماران قلبی یا کسانی که نیازمند دستگاه‌های نظارت طولانی‌مدت هستند، دیگر مجبور به استفاده از باتری‌های سنگین نخواهند بود. این ماده می‌تواند حسگرهای سبک وزنی را تغذیه کند که مستقیماً از گرمای بدن انرژی می‌گیرند.
- ارتباطات از راه دور و شرایط اضطراری: از گرمای یک آتش ساده می‌توان برق تولید کرد تا وسایل ارتباطی کوچک در مواقع ضروری روشن بمانند.
لی تینگ تأکید کرده است که از نظر تئوری، این ماده اگر دچار آسیب نشود، می‌تواند به طور نامحدود انرژی تولید کند.
به نقل از IE، ساخت اولین کش لاستیکی ترموالکتریک توسط تیم دانشگاه پکن، نقطه عطفی در مسیر دستیابی به انرژی‌های نوین و پایدار است. این دستاورد می‌تواند آینده صنعت پوشیدنی‌ها، پزشکی و حتی ارتباطات را دگرگون کند. از یک طرف، استفاده از اختلاف دمای ساده میان بدن انسان و محیط اطراف، منبعی بی‌پایان برای تولید برق در اختیار قرار می‌دهد و از سوی دیگر، ویژگی‌های کشسان و سبک این ماده باعث می‌شود استفاده از آن در زندگی روزمره راحت و عملی باشد. شاید در آینده نزدیک دیگر نیازی به شارژ ساعت‌های هوشمند، دستبندهای سلامتی یا حتی برخی دستگاه‌های پزشکی با باتری‌های بزرگ نباشد و همه این‌ها تنها با گرمای طبیعی بدن انسان تغذیه شوند.
