عندما يلتقي العلم و الفن: بطارية الأوريغامي

كُلّ من العلم و الفنّ مذهل على حدٍّ سواء لكن ما الذي يحصل عندما يتكاتفان ؟

فن الأوريغامي هو أحد الفنون الجميلة التي تحمل بعضاً من الرياضيات في طياتها، وقد استفاد منها العلماء في العديد من التطبيقات العملية كالروبوت ذاتي التجميع وفي تطبيقات الفضاء المختلفة والهندسة المعمارية...

للتعرف على فن الأوريغامي أكثر من هنا هنا

وفي هذا المقال سوف نرى كيف استفاد العلم من طريقة طي الأوريغامي ومن الورق والماء الملوث لصنع بطارية الأوريغامي ذات السعر القليل والتي تعتمد على البكتيريا كمصدر للطاقة!

اتخذ الفن الياباني لطي الورق وتحويله إلى أجسام، المعروف باسم الأوريغامي، شكلاً جديداً في أبحاث تقنيات النانو (النانوتكنولوجي). وظهر أحدث تجسيد لهذا الفن القديم عبر بحث من جامعة بينغهامتون في نيويورك، وتم تطبيق هذه التقنية على تكنولوجيا البطاريات التي تستخدم البكتيريا كمصدر للطاقة.

أظهر باحثو بينغهامتون في مجلة طاقة النانو (Nano Energy) كيف استخدموا تنفس الميكروبات لتوليد طاقة كافية لتشغيل حساس حيوي ورقي. حيث يمكن توفير جميع الميكروبات المطلوبة بواسطة قطرة واحدة من سائل مليء بالبكتيريا.

وبحسب الباحثين فإن المياه الملوثة تحتوي على الكثير من المواد العضوية، وأي نوع من المواد العضوية يمكن أن يشكل مصدراً للبكتيريا من أجل الاستقلاب البكتيري.

يأتي دور فن الأوريغامي في تصميم البطارية من طي الأوراق ثنائية الأبعاد لإنشاء بطارية بنيتها ثلاثية الأبعاد بحجم علبة الكبريت وذلك عبر طويات محددة مسبقاً. يتم الحصول على مهبط تنفس الهواء عبر رش النيكل على جانب واحد من قطعة نموذجية من الورق. ويكون المصعد شاشة مطبوعة بطلاءات الكربون. وتتم إضافة الماء الغني بالبكتيريا إلى كومة البطارية المطوية مما يؤدي لزوال طي الكومة وكشف المهابط للهواء وتحقيق أقصى حد من ردود الأفعال المهبطية.

ويهدف تطوير هذه البطارية البسيطة إلى إيجاد طريقة لتشغيل حساس حيوي ورقي مستقل دون الاعتماد على جهاز خارجي محمول ليحلل. ويعتقد العلماء أن البطارية البسيطة التي طوروها تستطيع إنتاج كمية الميكروواط المطلوبة لتشغيل الحساس الحيوي في نظامٍ مُكتَفٍ ذاتياً.

على هذا الجهاز البسيط المكتفي ذاتياً أن يثبت فعاليته بشكل خاص في المواقع البعيدة حيث الموارد -وخاصة الأموال- محدودة، فالجهاز سيكلف خمسة سنتات فقط.

يثق العلماء أنه بفضل تلقي 300،000 دولار أمريكي كمنحة لمدة ثلاث سنوات من مؤسسة العلوم الوطنية لتطوير بطارية أوريغامي تجارية فإننا من الممكن أن نرى مثل هذا الجهاز في المستقبل القريب.

وبما أن الورق رخيص الثمن ويتحلل حيوياً، وبما أننا لا نحتاج لمضخات خارجية أو حقن (من أجل حساس حيوي) لأن الورق يستطيع امتصاص المحلول بواسطة القوة الشعرية وبفضل المنح التي تلاقاها الفريق من الممكن أن تصبح هذه البطارية مألوفة في المستقبل القريب.

المصدر:

هنا