ترکیب بیسابقه کشسانی و رسانایی؛ گامی بلند در توسعه مواد ترموالکتریک
پژوهشگران دانشگاه پکینگ مادهای کشسان و ترموالکتریک ساختهاند که گرمای بدن را به برق تبدیل میکند؛ دستاوردی که میتواند آینده دستگاههای پوشیدنی، پزشکی و کاشتنی را متحول کند.
به گزارش سیتنا به نقل از ایرنا، وبگاه تِکاِکسپلور در گزارشی آورده است: پژوهشگران به سرپرستی دانشمندان دانشگاه پکینگ، مادهای شِبهلاستیک ساختهاند که میتواند حرارت بدن را به صورت مستقیم به برق تبدیل کند. این دستاورد میتواند مبنای تولید نسل جدیدی از دستگاههای الکترونیکی پوشیدنی باشد که بدون نیاز به باتریهای حجیم یا شارژ مداوم، به طور مستمر و پیوسته از گرمای بدن کاربر خود انرژی میگیرند.
این ماده جدید که یک ترموالکتریک الاستومر (thermoelectric elastomer) است، بر اساس پدیده ترموالکتریسیته کار میکند. ترموالکتریسیته فرآیندی است که در آن، اختلاف دما بین دو نقطه باعث ایجاد جریان الکتریکی میشود؛ برای مثال، اگر یک نقطه گرم و یک نقطه سرد داشته باشید، الکترونهای طرف گرم انرژی بیشتری دارند و به طور طبیعی به سمت طرف سردتر حرکت میکنند. این جریان ذرات باردار، برق ایجاد میکند. هر چه اختلاف دما بیشتر باشد، برق بیشتری تولید میشود. از آنجا که دمای پوست بدن همواره حول ۳۷ درجه سانتیگراد ثابت است و دمای محیط معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰ درجه است، این ماده با قرارگیری روی پوست، از این اختلاف دما استفاده و برق تولید میکند.
به گفته اعضای این گروه پژوهشی، نوآوری اصلی این ماده، ترکیب کشسانی فوقالعاده با بازدهی تبدیل انرژی بالا است. این ماده حتی پس از آنکه تا ۱۵۰ درصد طول اولیه خود کشیده شود، میتواند به شکل اولیه بازگردد و میزان تغییر شکلی تا ۸۵۰ درصد را نیز تحمل کند.
پژوهشگران برای افزایش کارایی الکتریکی، یک عامل دوپینگ به نام اِن- دیاِمبیآی/ N-DMBI به ماده افزودند. عامل دوپینگ مادهای است که در مقادیر بسیار کم به یک ماده اضافه میشود تا خواص الکتریکی آن را تغییر دهد. در این مورد، هدف افزایش رسانایی بود که به افزایش چشمگیر عملکرد و تبدیل مؤثرتر گرما به برق منجر شد.
این توسعه، گامی بزرگ برای مواد ترموالکتریک نوع اِن/ n محسوب میشود؛ موادی که حتی زیر فشار مکانیکی و کشش نیز رسانایی الکتریکی خود را حفظ میکنند. پیش از این، ساخت الاستومری که هم بسیار کشسان باشد و هم رسانای خوبی برای الکتریسیته باشد، یک چالش بزرگ برای دانشمندان بهشمار میرفت.
این فناوری فقط به گجتهای پوشیدنی معمولی محدود نمیشود و میتوان از آن در پَچهای نظارت بر سلامت بیماران، پوشاک هوشمند و حتی دستگاههای کاشتنی (implantable) پزشکی استفاده کرد که به طور مداوم از گرمای درونی بدن انرژی میگیرند و نیاز به جراحیهای متعدد برای تعویض باتری را از بین میبرند.
یافتههای این پژوهش به صورت مقالهای در نشریه معتبر نِیچِر/ Nature منتشر شده است.
انتهای پیام
افزودن دیدگاه جدید