فیلم‌های لاستیکی تولید کننده برق که توسط مهندسان دانشگاه پرینستون ساخته شده‌اند می‌توانند انرژی حرکات بدن، همچون تنفس را گرفته و از آن در تأمین برق باتری‌های قلب، موبایل‌ها و ابزارهای الکترونیکی دیگر استفاده کنند.
3766
این ماده که از نانوروبان‌های سرامیکی وارد شده در ورقه‌های لاستیکی سیلیکون ساخته شده است، زمان خم شدن الکتریسیته تولید کرده و در تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی کارایی بسیار بالایی دارد. در آینده شاید کفش‌هایی با استفاده از این ماده ساخته شوند که انرژی ناشی از راه رفتن یا دویدن را گرفته و از آن در موبایل‌ها استفاده کنند. همچنین می‌توان با استفاده از این ماده ورقه‌هایی برای روی سینه ساخت که انرژی حرکات ناشی از تنفس را گرفته و از آن برای تأمین برق باتری قلب بهره ببرند. در این صورت نیاز به تعویض این باتری‌ها با استفاده از جراحی مرتفع می‌شود.

گروه تحقیقاتی پرینستون اولین گروهی هستند که موفق به ترکیب کردن سیلیکون و نانوروبان‌های زیرکونات تیتانات روی (PZT) شده‌اند. PZT یک ماده پیزوالکتریک است، یعنی زمانی که به آن فشار وارد می‌شود، اختلاف پتانسیل الکتریکی تولید می‌کند. از میان مواد پیزوالکتریک PZT کاراترین آنهاست که می‌تواند 80 درصد انرژی مکانیکی اعمال شده را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.


مایکل مک آلپاین استاد مهندسی مکانیک و هوافضا در پرینستون که رهبری این تحقیق را بر عهده داشته است، می‌گوید: «کارایی PZT 100 برابر بیشتر از کوارتز است که یک ماده پیزوالکتریک دیگر به شمار می‌آید. شما موقع راه رفتن یا نفس کشیدن انرژی زیادی تولید نمی‌کنید، بنابراین باید تا حد امکان از این انرژی استفاده کرد».


این پژوهشگران ابتدا نانوروبان‌های PZT را تولید نمودند. سپس در یک فرایند چداگانه این روبان‌ها را درون ورقه‌های شفافی از لاستیک سیلیکونی وارد نموده و به قول خودشان «تراشه‌های پیزولاستیکی» را ایجاد کردند. چون سیلیکون زیست‌سازگار است، از آن در قطعات کاشتنی زیبایی و ابزارهای پزشکی استفاده می‌شود. مک آلپاین می‌گوید: «این ابزار جدید تولیدکننده برق را می‌توان درون بدن وارد کرده و از آن به طور دائمی برای تأمین برق ابزارهای پزشکی بهره برد؛ بدن این ابزارها را پس نخواهد زد».

3767
در این ماده علاوه بر این که موقع خم شدن الکتریسیته تولید می‌شود، حالت برعکس نیز اتفاق می‌افتد: اعمال جریان الکتریکی موجب خم شدن آن می‌شود. مک آلپاین توضیح می‌دهد که این ویژگی راه را برای توسعه کاربردهای دیگری همچون استفاده از این ماده در ابزارهای میکروجراحی فراهم می‌آورد.

یی کی، یکی دیگر از محققان این پژوهش می‌گوید: «زیبایی این ابزار در این است که مقیاس‌پذیر است. در صورت پیشرفت بیشتر در تولید این تراشه‌ها می‌توانیم ورقه‌های بزرگ‌تری بسیازیم که می‌توانند انرژی بیشتری را جذب نمایند».


جزئیات این تحقیق در مجله Nano Letters منتشر شده است.







منبع : nano.ir