ابتكار مادة بإمكانها توليد الكهرباء بمجرد لمسها

استمع على ساوندكلاود 🎧

من يَعلم، قد لا تضطر إلى شحن هاتفك الخليوي بعد الآن! فقد ابتكر فريق من العلماء مادة بإمكانها توليد الكهرباء بمجرد لمسها، وذلك بناء على مبدأ الكهرباء الضغطية ، لاغية بهذا دور البطارية.

ابتكر فريقٌ من العلماء مادةً بإمكانها توليدُ الكهرباءِ بمجرد لمسها، ومن المحتملِ في المستقبل القريب أن يتمَّ تشغيلُ الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية عند لمسها واستخدامها من قِبل البشر.

كما يقول المهندس الكهربائي" Nelson Sepulveda" من جامعة" Michigan" الأمريكية، أن الأمر لن يقتصرَ على استخدامِ التقنيةِ الجديدةِ في تشغيل الهواتفِ الذكيةِ والأجهزةِ الإلكترونيةِ المزودةِ بشاشاتِ اللمس فقط بل إنهم يتجهونَ نحو تطوير أجهزةٍ صغيرةِ الحجم ومرنةٍ يمكنُ إدخالها بسهولة في الملابسِ والأحذيةِ ويتم تشغيلها عن طريقِ الحركاتِ التي يقومُ بها الجسم على مدار اليوم مثل حركةِ الأصابعِ والمشي.

أطلق الباحثون على الجهاز اسم مولد النانو" nano generator" وهو يتأثر بأية حركةٍ فيزيائيةٍ بسيطةٍ يقوم بها جسمُ الإنسان مثل نقرةِ الإصبع، ممّا يؤدي إلى توليدِ طاقة كهربائية.

ويعملُ الجهاز على مبدأ الكهربائية الضغطية" piezoelectricity" حيث تتراكمُ الشحناتُ الكهربائية مُستجيبةً للإجهاد أو (الضغط الفيزيائي) المُطبَّق عليها و المتمثلِ بنقرة الإصبع مثلاً، وما يجعل ذلك ممكناً هو التفاعلُ بين المواد التي يتكوَّن منها الجهازُ بشكل عام.

أمّا بنية الجهاز فهي متمثلةٌ بشكل أساسي من رقاقةٍ من السيليكون محاطةٍ بطبقاتٍ رقيقةٍ من موادَ أخرى كالفضة، البوليميد والبولي بروبيلين الناقلِ للكهرباء والذي يعمل كمادةٍ فعّالةٍ في الجهاز وهو عبارةٌ عن رغوة من البوليمير تحتوي على جسيمات مشحونةٍ كهربائياً.

عندما يُطبَّق الضغط على الجهاز يُطبق بدايةً على طبقة البوليبروبيلين وهذا يؤدي إلى نشوءِ ما يسمى بالـعزم ثنائيِّ القطب وهو ناتجٌ عن التفاعلِ بين الجزيئات ذاتِ الشحنة الموجبة والجزيئات ذات الشحنة السالبة في البوليبروبيلين الناقلِ للكهرباء.

الشحناتُ الكهربائيةُ الناتجة تستطيع تشغيلَ أنواع مختلفة من الأجهزة التي نستخدمها يومياً مثل لوحاتِ المفاتيح اللمسية أو شاشة LCD اللمسية أو مصفوفةٍ صغيرةٍ من مصابيح LED كما هو مبين في مقاطع الفيديو التالية، وكما هو واضح، في كل مرة يلمس فيها الباحثون نماذجهم تتنشط الأضواء والعروض ولكن حالما يزول الضغط يختفي كل شيء.

فيديو:

على الرغم من أن هذه الأجهزة لا تحتاج إلى كميةٍ كبيرةٍ من الطاقة لتشغيلها لكنها تشكّل بدايةً واعدةً لمولداتِ الكهرباءِ الضغطية وبخاصةٍ أنَّ لديها القدرةَ على مضاعفةِ الطاقةِ الناتجةِ كلما زاد الضغطُ على المادةِ وذلك حسب ما ذكر "Sepulveda" ففي كل مرة يزدادُ فيها ضغطُ المادةِ تزداد قيمة الجهدِ الناتجِ أضعافاً مضاعفةً، وعند ذلك وبعد أن ضُغطت المادة وأصبح الجهاز صغيراً بما يكفي لوضعه في كعب الحذاء على سبيل المثال، سوف تتولدُ الطاقة في كل مرةٍ يخطو بها الإنسان على الأرض.

في تجربة قام بها العلماء على شريحة بحجم اليد من المادة المبتكرة، تمكنوا من توليد 50 فولت، ولكن لا يوجد حتى الآن طريقةٌ لتوليدِ تيارٍ ثابتٍ من المادة وذلك ما يشكل تحدياً بالنسبة للفريق بالإضافة إلى القدرة على إرساله لاسلكياً، كأن تتمكن الشحنة المتولدة نتيجةً لحركة المشي من تشغيل سماعات البلوتوث. إنَّ توفير تلك التقنية بالأجهزة بحاجة لفترةٍ من الزمن ولكن حالما يتمُّ إنجازها سوف يتم استغلال كمياتٍ ضخمةٍ من الطاقة الناتجة عن حركةِ أجسادنا بدلاً من ضياعها.

المصدر: هنا