طور باحثون من جامعة واشنطن الأمريكية حلًا مبتكرًا هو الأول من نوعه، يحول طاقة الجسم الحرارية إلى كهرباء عند ارتدائه.
وأصبحت الأجهزة الإلكترونية التي نرتديها على أجسادنا جزءًا من حياتنا اليومية؛ انطلاقًا من أجهزة الرصد الرياضية وصولًا إلى نظارات الواقع الافتراضي. وتساعد التقنية الجديدة على تزويد تلك الأجهزة القابلة للارتداء بالطاقة.
وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة أدفانسد إينيرجي ماتيريالز العلمية، إلى أن الجهاز الجديد يتميز بكونه ناعمًا وقابلًا للشد وفعالًا في الوقت ذاته.
وقال الأستاذ الدكتور محمد ملكوتي، إن ”نسبة الفائدة من الاستفادة من الطاقة الحرارية للجسم بدلًا من ضياعها إلى البيئة المحيطة تبلغ 100%".
وأضاف: ”نحتاج إلى زيادة كثافة الطاقة اللازمة لتزويد الأجهزة الكهربائية بالطاقة، ويمكن ذلك من خلال تحسين عمليات التصنيع للوصول إلى الجهاز القابل للتمدد والمناسب للعمل مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى"؛ وفقًا لموقع تك إكسبلور.
واستمر نموذج الجهاز المطور بالعمل بعد أكثر من 15 ألف دورة تمدد، وبنسبة 30% من الإجهاد، وهي ميزة مطلوبة جدًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء على الجسم، فضلًا عن تشغيل الروبوتات المرنة.
وتفوق الجهاز بنسبة كفاءة في تحويل الطاقة بمقدار 6.5 ضعفًا مقارنة بالمولدات الحرارية الكهربائية السابقة.
وطبع الباحثون الجهاز من طبقات هيكلية وباستخدام مركبات محددة بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد.
وتحتوي المادة الداخلية في الجهاز على فلزات معدنية سائلة، تؤمن توصيلًا حراريًا وكهربائيًا عاليًا.
وساعدت هذه الفلزات السائلة على تجاوز مشكلات التمدد ونقل الحرارة وصعوبات التصنيع في النماذج السابقة.
واستخدم الباحثون مواد نسيجية وسطوحًا منحنية لصنع الجهاز بما يتلاءم مع استخدامه على الجسم، وإمكانية ارتداءه مع الملابس.
واستخدم الباحثون فراغات دقيقة لتوصيل الحرارة مباشرةً إلى أنصاف النواقل الموجودة في لب الجهاز لتقليل وزنه.
ويفسح الجهاز المجال أمام تطبيقات واسعة في الحياة اليومية؛ وقال ملكوتي إن ”الجانب الفريد من بحثنا يتعلق بتغطية مجال كبير من عمليات صناعة المواد إلى تحديد وظائف الجهاز بدقة".
وأضاف: ”يمنحنا الجهاز حرية تصميم مواد جديدة، ويوحي لنا بابتكار خطوات جديدة في صناعة الإلكترونيات".
وأصبحت الأجهزة الإلكترونية التي نرتديها على أجسادنا جزءًا من حياتنا اليومية؛ انطلاقًا من أجهزة الرصد الرياضية وصولًا إلى نظارات الواقع الافتراضي. وتساعد التقنية الجديدة على تزويد تلك الأجهزة القابلة للارتداء بالطاقة.
وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة أدفانسد إينيرجي ماتيريالز العلمية، إلى أن الجهاز الجديد يتميز بكونه ناعمًا وقابلًا للشد وفعالًا في الوقت ذاته.
وقال الأستاذ الدكتور محمد ملكوتي، إن ”نسبة الفائدة من الاستفادة من الطاقة الحرارية للجسم بدلًا من ضياعها إلى البيئة المحيطة تبلغ 100%".
وأضاف: ”نحتاج إلى زيادة كثافة الطاقة اللازمة لتزويد الأجهزة الكهربائية بالطاقة، ويمكن ذلك من خلال تحسين عمليات التصنيع للوصول إلى الجهاز القابل للتمدد والمناسب للعمل مع الأجهزة الإلكترونية الأخرى"؛ وفقًا لموقع تك إكسبلور.
واستمر نموذج الجهاز المطور بالعمل بعد أكثر من 15 ألف دورة تمدد، وبنسبة 30% من الإجهاد، وهي ميزة مطلوبة جدًا لتشغيل الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء على الجسم، فضلًا عن تشغيل الروبوتات المرنة.
وتفوق الجهاز بنسبة كفاءة في تحويل الطاقة بمقدار 6.5 ضعفًا مقارنة بالمولدات الحرارية الكهربائية السابقة.
وطبع الباحثون الجهاز من طبقات هيكلية وباستخدام مركبات محددة بواسطة الطباعة ثلاثية الأبعاد.
وتحتوي المادة الداخلية في الجهاز على فلزات معدنية سائلة، تؤمن توصيلًا حراريًا وكهربائيًا عاليًا.
وساعدت هذه الفلزات السائلة على تجاوز مشكلات التمدد ونقل الحرارة وصعوبات التصنيع في النماذج السابقة.
واستخدم الباحثون مواد نسيجية وسطوحًا منحنية لصنع الجهاز بما يتلاءم مع استخدامه على الجسم، وإمكانية ارتداءه مع الملابس.
واستخدم الباحثون فراغات دقيقة لتوصيل الحرارة مباشرةً إلى أنصاف النواقل الموجودة في لب الجهاز لتقليل وزنه.
ويفسح الجهاز المجال أمام تطبيقات واسعة في الحياة اليومية؛ وقال ملكوتي إن ”الجانب الفريد من بحثنا يتعلق بتغطية مجال كبير من عمليات صناعة المواد إلى تحديد وظائف الجهاز بدقة".
وأضاف: ”يمنحنا الجهاز حرية تصميم مواد جديدة، ويوحي لنا بابتكار خطوات جديدة في صناعة الإلكترونيات".