فروشگاه کانواس (بوم مدل کسبوکار) آرباکو

چکیده:

محققان یک وسیله کسشان نرمی را ساخته‌اند که حرکت را به الکتریسیته تبدیل کرده و هم در محیط‌های خشک و هم مرطوب کار می‌کند.

موضوع اصلی:

محققان در دانشگاه دولتی کارولینای شمالی (North Carolina State University) یک ابزار کشش‌پذیر و نرمی را اختراع کرده‌اند که هم می‌تواند حرکت را به برق تبدیل نماید و هم در محیط‌های خشکی و آبی به‌خوبی کار کند.

میکائیل دیکی (Michael Dickey) مؤلف مقاله‌ای درباره همین موضوع و کامیل و هنری دریفوس (Camille &Henry Dreyfus) استاد مهندسی شیمی و بیومولکول در دانشگاه دولتی کارولینای شمالی (NC) می‌گوید: "انرژی مکانیکی (مثل انرژی جنبشی باد، امواج، حرکات اجسام و ارتعاشات موتورها) فراوان است. ما ابزار یا وسیله‌ای ساخته‌ایم که می‌تواند این نوع از حرکت مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل کند و یکی از صفات جالب‌توجه آن این است که ترجیحاً در زیر آب خوب کار می‌کند."

قلب مهارکننده انرژی، یک آلیاژ فلز مایعی از گالیوم و ایندیوم است. این آلیاژ در یک هیدروژل (یک پلیمر ارتجاعی نرم متورم از آب) قرار دارد.

آب درون این هیدروژل حاوی نمک‌های حل نشده‌ای بنام یون‌ها می‌باشد. این یون‌ها در سطح فلز سوار می‌شوند که می‌تواند بار الکتریکی‌ای را به فلز القا نماید. افزایش ناحیه فلزی، سطح بیشتری را برای جذب بار الکتریکی ایجاد می‌کند. این موضوع الکتریسیته تولید می‌کند که به‌وسیله سیم متصل به این وسیله، مهار می‌شود. ویدئویی از این تکنولوژی در یوتیوب قابل مشاهده می‌باشد.

دیکی (Dickey) می‌گوید: "چون این وسیله نرم است، هر حرکت مکانیکی می‌تواند سبب دفرمه شدن آن گردد که شامل له کردن، کش دادن و پیچاندن می‌باشد. این موضوع سبب روان شدن و متحرک شدن آن برای مهار انرژی مکانیکی می‌شود. برای نمونه هیدروژل به‌اندازه کافی کشسان هست که تا پنج برابر طول اصلی‌اش کشیده شود."

محققان در آزمایش‌ها دریافتند که دفرمه شدن این وسیله فقط به‌اندازه چند میلی‌متر، چگالی نیروی تقریباً 0.5 mW m^-2 را تولید می‌کند. این میزان الکتریسیته با انواع معروف تکنولوژی‌های برداشت یا مهار انرژی، قابل‌مقایسه می‌باشد.

دیکی (Dickey) می‌گوید: "به‌هرحال تکنولوژی‌های دیگر نیز خوب کار نمی‌کنند، مخصوصاً اگر در محیط‌های مرطوب و آبی قرار بگیرند. این ویژگی منحصربه‌فرد ممکن است کاربردهای زیادی داشته باشد، از زمینه‌های بیوپزشکی گرفته تا لباس‌های ورزشی تا محیط‌های دریایی را در بر دارد. بعلاوه اینکه ساخت این وسیله راحت و آسان است."

"یک راه برای افزایش توان وجود دارد، پس می‌توانیم این کاری را که در اینجا تشریح کردیم، بیان یک اثبات مفهوم تلقی گردد."

محققان در حال حاضر دو پروژه مرتبط در حال اجرا دارند.

یک پروژه با افزایش خروجی توان مهارکننده، به استفاده از این تکنولوژی برای روشن‌کردن وسیله‌های پوشیدنی می‌پردازد. پروژه دوم هم به ارزیابی این مطلب می‌پردازد که چگونه از این تکنولوژی برای مهار نیروی امواج از اقیانوس استفاده گردد.

این کار تحت حمایت مرکز ASSIST در دانشگاه دولتی NC می‌باشد که توسط بنیاد بین‌المللی علوم تحت کمک‌هزینه شماره EEC-1160483 قرار گرفته است. حمایت بیشتری نیز از جانب مؤسسه مطالعات ساحلی کارولینای شمالی (Coastal Studies Institute of North Carolina) و پرورش استعدادهای جهانی در برنامه رشد ابداعی ( Fostering Global Talents for Innovative Growth Program) که تحت نظارت مؤسسه پیشرفت تکنولوژی کره ( Korea Institute for Advancement of Technology) می‌باشد، صورت‌گرفته است.

منبع موضوع:

مواد و موضوعات توسط دانشگاه دولتی کارولینای شمالی (North Carolina State University) تهیه شدند.

نکته: محتوا ممکن است از نظر سبک نگارشی و طول مطلب، ویرایش شده باشد.

ژورنال مرجع:

ویناسری والم (Veenasri Vallem) ، ارین روزا (Erin Roosa) ، تایلر لدین (Tyler Ledinh) ، ووجین جانگ (WoojinJung) ، تائه-ایل کیم (Tae‐il Kim) ، سحر رشید-ندیمی (Sahar Rashid‐Nadimi)، ابوالفضل کیانی (Abolfazl Kiani) ، میکائیل د. دیکی (Michael D. Dickey).

"یک مهارکننده انرژی الکتریکی - دولایه منطقه - متغیر نرم"

"A Soft Variable‐Area Electrical‐Double‐Layer Energy Harvester"

مواد پیشرفته، 2021؛ 2103142 DOI: 10.1002/adma.202103142