تمكن باحثون من كلية الهندسة بجامعة ديوك من التقاط إشارات من طيف الموجات الدقيقة باستخدام مواد غير مكلفة. بالإضافة إلى ذلك، قاموا بتطوير جهاز لجمع هذه الإشارات بكفاءة مماثلة للألواح الشمسية الحديثة.
تمكن باحثون من كلية الهندسة بجامعة ديوك من التقاط إشارات من طيف الموجات الدقيقة باستخدام مواد غير مكلفة. بالإضافة إلى ذلك، قاموا بتطوير جهاز لجمع هذه الإشارات بكفاءة مماثلة للألواح الشمسية الحديثة.
ويقوم الجهاز بتحويل إشارة الميكروويف لاسلكيا إلى تيار كهربائي مباشر قادر على شحن بطارية الهاتف الخليوي أو غيرها من الأجهزة الكهربائية المحمولة، وفقا لمقالة نشرت في المجلة العلمية Applied Physics Letters. وتعمل المنشأة وفق مبدأ مشابه للمبدأ الذي تقوم عليه الألواح الشمسية، والتي تحول طاقة الشمس إلى تيار كهربائي. ومع ذلك، فإن جهاز تجميع الطاقة هذا قادر على تسخير الإشارة التي يستقبلها من مصادر الطاقة الأخرى، بما في ذلك الإشارات الصوتية أو الإشارات من شبكات الواي فاي، في نشاطه.
يكمن مفتاح تطوير هذه المنشأة في طبيعة مكوناتها - المواد الخارقة (المواد الخارقة، ويكيبيديا)، وهي هياكل مصممة هندسيًا قادرة على التقاط أنواع مختلفة من الطاقة واستخدامها في مجموعة متنوعة من التطبيقات. استخدم الباحثون مجموعة من خمسة ألياف زجاجية وألياف نحاسية موصلة للكهرباء ملحومة معًا على لوحة دوائر مطبوعة لتحويل الموجات الدقيقة إلى 7.3 فولت من الطاقة الكهربائية. وبالمقارنة، فإن شواحن أجهزة تخزين USB للأجهزة الكهربائية الصغيرة توفر 5 فولت فقط.
يقول الباحث الرئيسي: "لقد سعينا جاهدين لتحقيق أعلى كفاءة ممكنة في استخدام الطاقة". "في البداية، تمكنا من الوصول إلى مستويات كفاءة الطاقة بنسبة 10-6 بالمائة فقط، ولكن بمساعدة التصميم الجديد، تمكنا من تحسين كفاءة تحويل الطاقة إلى قيمة 37 بالمائة، وهي قيمة قابلة للمقارنة إلى القيم التي تم الحصول عليها اليوم من الخلايا الشمسية." "يمكن استخدام هذا التصميم للاستفادة من العديد من أنواع الترددات والطاقات المختلفة، بما في ذلك طاقات الصوت والاهتزاز"، يوضح الباحث الرئيسي. "حتى اليوم، كان جزء كبير من الأبحاث حول المواد الفائقة نظريًا فقط. في هذه المقالة نوضح أنه مع القليل من الجهد يمكن أن تكون هذه المواد مفيدة لتطوير التطبيقات التجارية." على سبيل المثال، يمكن استخدام طلاء مادة خارقة لتغطية سقف الغرفة والإشارات المباشرة وإعادة الاستخدام الصادرة عن شبكات Wi-Fi والتي قد تضيع لولا ذلك. هناك تطبيق آخر يمكن أن يكون تحسين كفاءة استخدام الطاقة للأجهزة اللاسلكية مع إعادة استخدام الطاقة التي تنبعث منها والتي يتم فقدانها حاليًا.
يوضح الباحث الرئيسي: "إن خصائص المواد الفائقة تسمح بمرونة التصميم غير الممكنة حاليًا في أجهزة مثل الهوائيات". "عندما يتم وضع الهوائيات العادية بالقرب من بعضها البعض في نفس المساحة، فإنها تتداخل مع نشاط بعضها البعض. إن عملية التصميم التي استخدمناها لإنشاء مجموعتنا من المواد الفائقة تأخذ في الاعتبار تأثيرات التداخل هذه وتسمح للخلايا بالعمل معًا." ويعتقد الباحثون أنه بعد المزيد من التحسينات، يمكن دمج المواد الخافضة للتوتر السطحي المستخدمة لالتقاط الطاقة داخل الهاتف المحمول والسماح له بشحن نفسه لاسلكيًا عندما لا يكون قيد الاستخدام. ومن المحتمل أن تسمح هذه القدرة للأشخاص الذين يعيشون في مناطق تعاني من نقص محدود أو كامل في الوصول إلى مصادر الكهرباء باستخدام الكهرباء المستمدة من هوائي الهاتف المحمول. يقول الباحث الرئيسي: "يوضح بحثنا طريقة بسيطة وغير مكلفة لجمع الطاقة الكهرومغناطيسية".
"إن جمال تصميمنا يكمن في حقيقة أنه يمكنك بسهولة إضافة المزيد من وحدات البناء الأساسية - يمكنك ببساطة إضافة المزيد والمزيد من الوحدات من أجل زيادة القدرة على جمع الطاقة." على سبيل المثال، يشرح الباحثون أنه من الممكن تجميع مجموعة من هذه الوحدات من أجل التقاط الإشارات الصادرة من مجموعة معروفة ومعروفة من الأقمار الصناعية الموجودة فوق رؤوسنا. يمكن للكمية الصغيرة من الطاقة المستلمة من هذه الإشارات تنشيط مجموعة من أجهزة الاستشعار الموجودة في منطقة نائية مثل قمة جبل أو صحراء، من أجل جمع المعلومات للأبحاث المستقبلية التي تستخدم قياسات غير شائعة.
تعليقات 3
إلى آريا سيتر
أما بالنسبة للسيارات، فمن المحتمل أنك على حق
ومع ذلك، قد يكون من المفيد، ربما
في شكل "محطة وقود" (أي منشأة
تخزين الطاقة الثابتة للمركبات)
للدراجات البخارية والمركبات المماثلة.
.
عساف – الأمور ليست كما تقترح. سأشرح ذلك بمثل حيث يأتي الماء بدلاً من الطاقة الكهرومغناطيسية / الكهربائية. ما ورد في المقال هو حالات ينسكب فيها الماء من الوعاء ويحاولون جمعه قدر الإمكان. وفي حالة الأقمار الصناعية والسفن الفضائية، لا ينسكب الماء على الإطلاق، وبالتالي لا يوجد شيء يمكن جمعه واستخدامه. وفي حالة السيارة الهجينة، فإن الأمر يشبه إضافة ملعقة صغيرة إلى مائة لتر.
وربما يتضمن ذلك استخدام الأقمار الصناعية وسفن الفضاء كمصدر احتياطي للطاقة أو في المركبات الهجينة لتقليل استهلاك الوقود وملء البطاريات.