ابتکار دانشمند ایرانی برای تبدیل گرمای بدن به الکتریسیته - مجله میهن 128

به گزارش خبرنگاران ، ایسنا به نقل از وب سایت رسمی دانشگاه واشنگتن(UW) گزارش داده، وسایل الکترونیکی پوشیدنی، از ردیاب های سلامتی و تناسب اندام گرفته تا هدست های واقعیت مجازی، بخشی از زندگی روزمره ما به شمار می فرایند اما یافتن راه هایی برای برق رسانی مداوم به این دستگاه ها، یک چالش است.

پژوهشگران دانشگاه واشنگتن، یک راهکار نوآورانه برای مقابله با این چالش ابداع کرده اند. آنها یک دستگاه ترموالکتریک انعطاف پذیر و پوشیدنی ابداع کرده اند که نخستین نمونه در نوع خود به شمار می رود و گرمای بدن را به الکتریسیته تبدیل می کند. این دستگاه، نرم و قابل کشش و در عین حال محکم و کارآمد است. ترکیب این ویژگی ها می تواند کاری چالش برانگیز باشد.

محمد ملکوتی(Mohammad Malakooti)، پژوهشگر مهندسی مکانیک دانشگاه واشنگتن گفت: اگر انرژی حرارتی را که معمولا در محیط اطراف به هدر می رود، برداشت کنیم، به سود 100 درصدی خواهیم رسید. از آنجا که می خواهیم از این انرژی برای تغذیه وسایل الکترونیکی خود استفاده کنیم، به چگالی توان بالاتری نیاز داریم. ما از تولید مواد افزودنی برای ساخت وسایل الکترونیکی قابل کشش استفاده می کنیم، کارایی آنها را افزایش می دهیم، به ادغام یکپارچه آنها در پوشیدنی ها می پردازیم و به پرسش های پژوهشی اساسی پاسخ می دهیم.

حتی پس از بیش از 15 هزار چرخه کشش با فشار 30 درصد، نمونه اولیه دستگاه کاملا کاربردی باقی می ماند که یک ویژگی بسیار مطلوب برای لوازم الکترونیکی پوشیدنی و رباتیک نرم است. همچنین این دستگاه، افزایش 6.5 برابری چگالی توان را در مقایسه با ژنراتورهای ترموالکتریک قابل کشش پیشین نشان می دهد.

پژوهشگران برای ابداع این دستگاه های انعطاف پذیر، کامپوزیت هایی را با ویژگی های عملکردی و ساختاری مهندسی شده در هر لایه چاپ کردند. مواد پرکننده، حاوی آلیاژهای فلزی مایع هستند که رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی را فراهم می کنند. این آلیاژها محدودیت های موجود در دستگاه های پیشین، از جمله ناتوانی در کشش، انتقال ناکارآمد حرارت و فرآیند ساخت پیچیده را برطرف می کنند.

همچنین این گروه پژوهشی، میکروکره های توخالی را در دستگاه خود تعبیه کردند تا گرما را به نیمه رساناها در لایه هسته هدایت کنند و وزن دستگاه را کاهش دهند.

پژوهشگران در این پروژه نشان دادند که می توانند دستگاه ها را روی پارچه های قابل کشش و سطوح منحنی چاپ کنند. این نشان می دهد که دستگاه های آینده را می توان روی لباس ها و اشیای دیگر نیز اعمال کرد. این گروه پژوهشی در مورد احتمالات آینده و کاربردهای واقعی وسایل الکترونیکی پوشیدنی هیجان زده هستند.

ملکوتی گفت: یکی از جنبه های منحصربه فرد پژوهش ما این است که کل فرآیند، از تولید مواد گرفته تا ساخت دستگاه و خصوصیات آن را پوشش می دهد. این کار، آزادی را برای طراحی مواد تازه، مهندسی در هر مرحله از فرآیند و خلاقیت فراهم می کند.

این پژوهش، در مجله Advanced Energy Materials به چاپ رسید.