لباسی که از تعریق بدن برق تولید می کند
به گزارش آتی جو، محققان موفق به ساخت پارچه ای از جنس پنبه شدند که می تواند از رطوبت برق تولید نماید. میزان برق تولیدی به اندازه ای است که قادر می باشد تا لامپ های LED را روشن کند.
غزال زیاری: اینروزها دانشمندان در شاخه های مختلف علمی درحال درخشیدن هستند و تعدادی از آنها از اختراع و تولید پدیده هایی خبر می دهند که در رده خود مثال زدنی و جالب توجه هستند.
اخیراً تعدادی از محققان کشف کرده اند که پنبه این توانایی را دارد که به عنوان یک منبع انرژی عمل کرده و از رطوبت هوا، الکتریسیته استخراج کند. از همین رو آنها به این فکر افتادند که پارچه پنبه ای معمولی را به یک ژنراتور برق خودکفا مبدل کرده و این ژنراتور در تمام طول شبانه روز با جذب انرژی از رطوبت محیط، کار می کند.
این نوآوری بر پوشش های پلیمری مهندسی شده ای تکیه دارد که جریان مداومی از یون ها را حفظ نموده و خروجی الکتریکی پایداری را بدون نیاز به باتری یا منابع انرژی خارجی فراهم می آورند.
پوشش پارچه با پلی پیرول و پلی دوپامین
ین پارچه با دو پلیمر پلی پیرول (PPy) و پلی دوپامین (PDA) پوشانده شده است. پلی پیرول نور را در طیف وسیعی جذب کرده و آنرا با راندمان بالایی به گرما مبدل می کند. وقتی این پارچه در معرض نور خورشید قرار می گیرد، به سرعت گرم شده و سبب تبخیر سریع آب می شود.
از سوی دیگر پلی دوپامین نور بیشتری را منعکس کرده و آب را با سرعت کمتری تبخیر می کند و همین سبب می شود که پارچه رطوبت را در خود نگه دارد.
نکته کلیدی اینجاست که محققان تنها نیمی از پارچه (که قبلاً با پلی پیرول تیمار شده بود) را با پلی دوپامین پوشاندند. این ساختار نامتقارن سبب می شود تا یک طرف پارچه نسبتاً مرطوب بماند و طرف دیگر بطور مداوم خشک می شود. نتیجه به دست آمده، یک اختلاف رطوبت دائمی است که سبب انتقال یون ها بوسیله کانال های میکروسکوپی پنبه خواهد شد.
ژنراتور رطوبتی با پیشرانه تبخیر نوری
ن تیم تحقیقاتی یک ژنراتور رطوبتی (PEMG) را توسعه دادند که پارچه پنبه ای را با پلیمر پیرول و لایه ای از پلی دوپامین اصلاح کرده و یک گرادیان دمایی نوری نامتقارن به وجود می آورد. بر اساس گفته این تیم، لایه نامتقارن PDA نه تنها مشکل تولید برق ناپایدار ناشی از اشباع آب را حل می کند، بلکه از تبخیر بیش ازحد که سبب به هم خوردن تعادل رطوبتی می شود هم جلوگیری می کند.
طبق گفته پژوهشگران، لامپ های LED سفید با این سیستم بیشتر از ۲۴ ساعت نور مداوم ساطع کردند. درعین حال ولتاژ مدار باز (Voc) این سیستم با ۶ واحد سری، در شدت تابش خورشید متوسط و رطوبت ۴۳ درصد به ۱.۱۸ ولت رسید؛ درحالی که این مقدار در شب (با رطوبت ۵۲ درصد) ۰.۷۲ ولت بود. سیستم های پوشیدنی طراحی شده با این واحدها، توان کافی برای دستگاههای الکترونیکی در وضعیت طبیعی را فراهم می کنند.
فرآیند ساخت: از پنبه خام تا بنفش درخشان
رآیند ساخت این پارچه با غوطه ور کردن پنبه خام در محلولی حاوی مونومرهای پیرول آغاز می شود. پلیمریزاسیون مستقیماً روی الیاف انجام شده و یک لایه پلی پیرول رسانای سیاه تشکیل می دهد که حدودا تمام نور دریافتی را جذب می کند.
در مرحله بعد، نیمی از پارچه به مدت یک روز در معرض محلول قلیایی دوپامین قرار می گیرد. در این مرحله، مولکول های دوپامین بصورت یک لایه فوق نازک روی پارچه قرار می گیرند. ضخامت این لایه سبب ایجاد تداخل نوری شده و به پارچه ظاهر بنفش و درخشانی شبیه حباب صابون می دهد. این لایه نور خیلی کمتری جذب کرده و بعلاوه تضاد حرارتی به وجود می آورد.
وقتی این پارچه زیر نور خورشید قرار می گیرد، سمت پلی پیرول خیلی بیشتر از سمت پلی دوپامین گرم می گردد. این تفاوت دما سبب تسریع تبخیر در یک سمت شده و درنتیجه آب به صورت مداوم از سمت دیگری جذب و کشیده می شود و همین سبب حفظ جریان پایدار یون ها می گردد.
نویدبخش الکترونیک پوشیدنی
ین فناوری برای لباس های هوشمند بسیار امیدوارکننده است. محققان با این پارچه یک جلیقه دوختند و در جریان کارهای بدنی، به سبب اضافه شدن عرق فرد به رطوبت محیط، ولتاژ بالاتری تولید شد و درنهایت انرژی تولیدشده، برای شارژ خازن ها، روشن کردن لامپ های کوچک و حتی راه اندازی دستگاههای صوتی بی سیم کافی بود.
تست های مکانیکی نشان داد که خم شدن، اصطکاک و شستشو تاثیر کمی بر عملکرد این پارچه دارد و همین نشان داده است که پوشش های پلیمری جهت استفاده در دنیای حقیقی دوام بالایی خواهند داشت. درعین حال رطوبت اسیدی و برخی نمک های محلول در عرق بدن انسان، با افزایش انتقال الکترون، حتی عملکرد سیستم را تقویت هم خواهند کرد.
منبع: interestingengineering
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب