وجدت دراسة جديدة أنه يمكن استخدام خصائص معينة للمواد الكهرضغطية لشحن الأجهزة النانوية أو الدقيقة في المستقبل ● على سبيل المثال، هاتف خلوي مزود ببطارية مصنوعة من مواد كهرضغطية، والتي سيتم شحنها عن طريق الموجات الصوتية أثناء المكالمات
نحاما الموج، نظام ThePeople، ديلي ميلي
تخيل هاتفًا خلويًا يشحن نفسه ولا ينفد الكهرباء أبدًا، وذلك بفضل الموجات الصوتية التي يصدرها المستخدم، والتي تتحول إلى طاقة كهربائية يحتاجها لتشغيله. نعم، سوف تعمل الدردشة ذات يوم على توفير بطاريات الأجهزة المحمولة المستنزفة - إذا أثمرت الأبحاث التي أجرتها جامعتان أمريكيتان.
والفكرة ليست بعيدة عن التنفيذ كما قد يتصور المرء، وذلك بفضل البروفيسور طاهر كاجين، من قسم هندسة المواد في جامعة تكساس إيه آند إم، مع فريق من الباحثين من جامعة هيوستن. توصل فريق البحث، الذي يركز على تكنولوجيا النانو، إلى اكتشاف مهم يتعلق بتخزين الطاقة - وهو مجال تمت دراسته على نطاق واسع، سواء بسبب الاتجاه لتطوير التقنيات "الخضراء" أو بسبب الطلب المتزايد من المستخدمين على الأجهزة والمنتجات التي يتراوح نطاقها سيكون التشغيل بين الشحن والشحن أكبر - على الرغم من أنهم يزدادون تعقيدًا كل يوم ويستهلكون المزيد من الكهرباء.
اكتشف البروفيسور كاجين وزملاؤه أن سعة تخزين الطاقة لبعض المواد الكهرضغطية تتحسن بنسبة 100% عندما يتم إنتاجها بأبعاد صغيرة جدًا - في هذه الحالة بسمك حوالي 20-23 نانومتر. قد تؤثر هذه النتيجة بشكل كبير على مجال الأجهزة الإلكترونية، مثل الهواتف المحمولة أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة أو مشغلات الموسيقى المستخدمة في الحياة اليومية إلى الأجهزة التي يستخدمها الجنود في ساحة المعركة - والتي تشحن بنفسها ولا تتطلب استبدال الطاقة المصادر مثل البطاريات
المواد الكهرضغطية معروفة منذ أكثر من 100 عام وتستخدم في مختلف الصناعات. ومن المعروف أن هذه المواد تولد الكهرباء استجابة للإجهاد البدني. على سبيل المثال، يمكنك العثور عليها اليوم في ساعات الكوارتز، أو في ولاعات السجائر في السيارات - يؤثر ضغط شمعة الإشعال على بلورة كهرضغطية، والتي تنتج استجابةً جهدًا كهربائيًا كافيًا لإنشاء شرارة في شمعة الإشعال. حتى أنه تم إنشاء ملهى ليلي في لندن، انتشرت تحت حلبة الرقص صفوف من النوابض المصنوعة من مواد كهرضغطية، تولد الكهرباء بسبب ضغط الراقصين الصاخبين، واستخدمت جميعها لأغراض الإضاءة وأنظمة الموسيقى.
وقال البروفيسور كاجين إنه بينما يتم تطوير تطبيقات جديدة في هذه المجالات كل يوم، فإن الأبحاث حول الكهرباء الضغطية على المستوى النانوي لا تزال جديدة ويتم استثمار الكثير من الجهود فيها. على سبيل المثال، قال، تخيل أنه بدلاً من العمل بمواد بحجم عمود كهربائي، يمكننا العمل بنفس المواد ولكن بحجم الشعرة. "عندما يحدث مثل هذا التغيير الأساسي في الأبعاد، تتصرف المواد وتتفاعل بشكل مختلف، وعندما نقوم بتقليل المواد إلى أبعاد نانوية، تتغير خصائصها بشكل كبير. لقد أثبتنا أنه عند حجم معين - بين 20 و23 نانومتر - من الممكن بالفعل تحسين توليد وتخزين الطاقة في المواد الكهرضغطية بنسبة 100%. يمكن استخدام الاضطرابات على شكل موجات صوتية، تشبه موجات الضغط في الغازات والسوائل والمواد الصلبة، لشحن أجهزة النانو أو الأجهزة الدقيقة في المستقبل. على سبيل المثال، يمكن شحن هاتف خلوي مزود ببطارية مصنوعة من مواد كهرضغطية عن طريق الموجات الصوتية الناتجة عن بعض المحادثات "الجيدة"، يضيف البروفيسور كاجين.
تعليقات 3
مقالة مثيرة للاهتمام!
10 من أصل 10!!!
وكيف سيتم شحن هاتف الأنواع التي لا تعرف إلا الاستماع ولا تتحدث؟
الجهاز لا يقوم بتخزين الطاقة كما كتبنا عدة مرات، بل يوفرها فقط وبالطبع يجب توجيهها إلى بطارية قابلة للشحن. لا يتم استخدام الكريستال الكهربائي الضغطي في ساعات الكوارتز (يطلق عليها هذا الاسم لأن البلورة المعنية مصنوعة من الكوارتز) لتوفير الطاقة ولكن لتحديد قاعدة زمنية دقيقة (تطبيق جهد كهربائي على البلورة - عكس العملية في السؤال في المقالة - يتسبب في اهتزاز البلورة بتردد دقيق يعتمد على أبعادها الفيزيائية). ولاعة السجائر في السيارة تعمل عن طريق عنصر التسخين وليس عن طريق الكريستال المعني. ولاعات السجائر اليدوية تمامًا - تلك التي تعمل بالضغط، وليس بتدوير العجلة، تقوم بتنشيط بلورة بيزو كهربائية توفر شرارة كهربائية تشعل الغاز. الأمر نفسه ينطبق على شمعات الإشعال في مواقد الغاز، وأنا شخصياً أعتقد أن الشحن أثناء التحدث فقط (حتى لو كانت بلورات رقيقة توفر المزيد من الطاقة) أقل شأناً مقارنة بالخلايا الكهروضوئية - كما كان الحال في أجهزة الكمبيوتر لفترة طويلة. ليس جديدًا. منذ عقود مضت، تم تقديم ميكروفون مزود بمكبر صوت، وهو مضخم تكون فيه الطاقة اللازمة لتشغيل مكبر الصوت جزءًا من طاقة كريستال بيزو كهربائي الذي يخلق الموجات الصوتية - نعم، يتم استخدام كريستال بيزو كهربائي في الميكروفونات كجهاز يحول الموجات الصوتية إلى موجات كهربائية مقابلة.