ابتكار يمكن تحويل الحرير إلى محطات شحن

ابتكر الباحثون مؤخراً سترة تزود الأجهزة الإلكترونية بالطاقة اللازمة لمراقبة صحة الإنسان أو شحن الهاتف المحمول أثناء الجري. ويواجه هذا التطور تحديات بسبب نقص المواد القادرة على توصيل الكهرباء بشكل مستقر ومناسبة للمنسوجات.
والآن تقدم مجموعة بحثية، بقيادة جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد، خيط حرير عادي، مطلي بمادة بلاستيكية موصلة، يظهر خصائص واعدة لتحويل المنسوجات إلى مولدات كهرباء.
تحول المنسوجات الحرارية الكهربائية الفوارق في درجات الحرارة، على سبيل المثال بين أجسامنا والهواء المحيط، إلى جهد كهربائي. يمكن أن تكون هذه التكنولوجيا مفيدة للغاية في حياتنا اليومية وفي المجتمع. ويمكن للمنسوجات المتصلة بجهاز استشعار أن تزود هذه الأجهزة بالطاقة دون الحاجة إلى بطاريات، كما يمكن استخدام هذه المستشعرات لمراقبة تحركاتنا أو قياس نبضات قلبنا.
وبما أن المنسوجات يجب أن تُرتدى بالقرب من الجسم، فإن المواد المستخدمة فيها يجب أن تلبي متطلبات عالية فيما يتعلق بالسلامة والمرونة. والخيط الحريري الذي اختبره الباحثون له طلاء مصنوع من بوليمر موصل. وهو مادة بلاستيكية ذات بنية كيميائية تجعل المادة موصلة للكهرباء وملائمة بشكل جيد للمنسوجات.
تقول ماريافيتوريا كريغيرو، طالبة الدكتوراه في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية بجامعة تشالمرز للتكنولوجيا، والمؤلفة الأولى لدراسة نُشرت مؤخراً: “البوليمرات التي نستخدمها قابلة للانحناء وخفيفة الوزن وسهلة الاستخدام في كل من الشكل السائل والصلب وهي غير سامة”.
الطريقة المستخدمة في تصنيع الخيط الموصل للكهرباء هي نفس الطريقة المستخدمة في الدراسات السابقة ضمن نفس المشروع البحثي.
في السابق، كان الخيط يحتوي على معادن للحفاظ على استقراره عند ملامسته للهواء.
ومنذ ذلك الحين، تم إحراز تقدم في تصنيع الخيط باستخدام البوليمرات العضوية (القائمة على الكربون) فقط. في الدراسة الحالية، طور الباحثون نوعاً جديداً من الخيوط ذات التوصيل الكهربائي المعزز والمستقر.
“لقد وجدنا القطعة المفقودة من اللغز لصنع خيط مثالي، وهو نوع من البوليمر تم اكتشافه مؤخراً. يتمتع بثبات أداء رائع عند ملامسته للهواء، وفي الوقت نفسه يتمتع بقدرة جيدة جداً على توصيل الكهرباء. باستخدام البوليمرات، لا نحتاج إلى أي معادن أرضية نادرة، وهي شائعة في الإلكترونيات”، كما تقول ماريا فيتوريا كريغيرو.
ولإظهار كيفية استخدام الخيط الجديد في الممارسة العملية، صنع الباحثون مولدين حراريين كهربائيين، وعندما وضعوا المنسوجات الحرارية الكهربائية بين سطح ساخن وسطح بارد، تمكنوا من ملاحظة كيف زاد الجهد على أداة القياس. ويعتمد التأثير على فرق درجة الحرارة وكمية المادة الموصلة في النسيج.
على سبيل المثال، أظهرت قطعة القماش الأكبر حوالي 6 ملي فولت عند فرق درجة حرارة 30 درجة مئوية. وبالاشتراك مع محول الجهد، يمكن استخدامه نظرياً لشحن الأجهزة الإلكترونية المحمولة عبر موصل USB.
يقول كريستيان مولر، أستاذ في قسم الكيمياء والهندسة الكيميائية في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا ورئيس فريق البحث في الدراسة: “لقد أظهرنا الآن أنه من الممكن إنتاج مواد عضوية موصلة يمكنها تلبية الوظائف والخصائص التي تتطلبها هذه المنسوجات، وهذه خطوة مهمة إلى الأمام، وهناك فرص رائعة في المنسوجات الحرارية الكهربائية ويمكن أن يكون هذا البحث مفيداً جداً للمجتمع.

سيرياهوم نيوز 2_الثورة