في تقدم تكنولوجي جديد، نجح باحثون أميركيون في تطوير جهاز مرن وقابل للارتداء يمكنه تحويل حرارة الجسم إلى طاقة كهربائية لتشغيل أجهزة إلكترونية صغيرة مثل البطاريات أو المصابيح المضيئة (LED).
وأوضح الباحثون من جامعة واشنطن أن هذا الابتكار المثير يعمل فور وضعه على الجلد، حيث يمكنه إضاءة مصباح (LED) باستخدام حرارة الجسم فقط. ونُشرت النتائج الثلاثاء في دورية «Advanced Materials».
وأشار الفريق إلى أن أحد العيوب الرئيسية لأجهزة تتبع اللياقة البدنية والأجهزة القابلة للارتداء الأخرى هو انتهاء عمر البطاريات بمرور الوقت. ولكن إذا أمكن في المستقبل استخدام حرارة الجسم لتزويد هذه التكنولوجيا بالطاقة، فإن ذلك سيكون إنجازاً كبيراً.
وعادةً ما تكون الأجهزة التي تستخدم الحرارة لتوليد الكهرباء صلبة وهشة، لكن فريق البحث ابتكر جهازاً شديد المرونة والنعومة يتكيف مع شكل ذراع المستخدم.
وقد صُمم هذا الجهاز من الصفر، حيث بدأ الباحثون بتصميمات لتحديد أفضل مجموعة من المواد والهياكل، ثم قاموا بإنشاء معظم المكونات في المختبر.
ويتميز الجهاز بقدرته على الاستمرار في العمل حتى بعد تعرضه للثقب عدة مرات أو تمديده لآلاف المرات، مما يجعله مرناً وقوياً للغاية. يتكون الجهاز من ثلاث طبقات رئيسية: طبقة مركزية تحتوي على أشباه موصلات حرارية تحول الحرارة إلى كهرباء، محاطة بمواد مركبة مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد لتعزيز كفاءة تحويل الطاقة وتقليل الوزن. ولإعطائه مرونة بعد التمدد، تم استخدام معادن سائلة موصلة لتوصيل أشباه الموصلات.
والجدير ذكره أنّ الجهاز الجديد الذي طوره الباحثون في جامعة واشنطن يمثل اختراقًا تكنولوجيًا مهمًا في مجال توليد الطاقة المستدامة. بفضل قدرته على تحويل حرارة الجسم إلى طاقة كهربائية، يمكن استخدامه لتشغيل أجهزة إلكترونية صغيرة مثل البطاريات والمصابيح المضيئة (LED)، مما يساهم في تقليل الاعتماد على مصادر الطاقة التقليدية ويعزز استدامة الأجهزة القابلة للارتداء. كما أن تصميمه المرن يتكيف مع شكل الجسم، مما يجعله مريحًا وسهلاً في الاستخدام. علاوة على ذلك، يمكن أن يمتد استخدامه ليشمل تطبيقات متعددة مثل تسخين أو تبريد الأسطح، وتحسين تقنيات الواقع الافتراضي، ومراقبة الأجهزة الإلكترونية.
ومع ذلك، يواجه الجهاز بعض التحديات. أولاً، قد تكون تكاليف تصنيعه مرتفعة بسبب المواد والتقنيات المتقدمة المستخدمة. ثانياً، كمية الطاقة التي يمكن توليدها قد تكون محدودة مقارنة بالطرق التقليدية، مما قد يؤثر على فعاليته في تشغيل الأجهزة ذات الاستهلاك العالي للطاقة. ثالثاً، على الرغم من مرونته، قد يتعرض الجهاز للتلف عند تعرضه لظروف قاسية مثل الثقب أو التمدد المفرط. وأخيرًا، قد تواجه التطبيقات الواسعة للجهاز تحديات تقنية تتعلق بتكيفه مع احتياجات الطاقة المتنوعة.
وأكد الفريق البحثي أن هذا الجهاز يمكن أن يُستخدم في تطبيقات عديدة بجانب الأجهزة القابلة للارتداء. على سبيل المثال، يمكن تثبيته على الأجهزة الإلكترونية التي ترتفع حرارتها أثناء العمل، مثل خوادم مراكز البيانات، لاستخدام الحرارة المهدرة في تشغيل مستشعرات لمراقبة درجة الحرارة والرطوبة، مما يساعد في تقليل استهلاك الطاقة.
وأوضح الباحثون أن الجهاز يعتمد على تقنيات جديدة تتيح له تحويل حرارة الجسم مباشرة إلى طاقة كهربائية، وهو إنجاز لم يكن ممكناً باستخدام الأجهزة التقليدية. وأضافوا أنه يمكن استخدام الجهاز لتسخين أو تبريد الأسطح، مما قد يفتح المجال لاستخدامه في تقنيات الواقع الافتراضي وغيرها من الأجهزة القابلة للارتداء لخلق أحاسيس حارة وباردة على الجلد، أو لتحسين الراحة العامة للمستخدمين.
يمكنكم نشر مقتطفات من المقال الحاضر، ما حده الاقصى 25% من مجموع المقال، شرط: ذكر اسم المؤلف والناشر ووضع رابط Aghani Aghani (URL) الإلكتروني الذي يحيل الى مكان مصدر المقال، تحت طائلة تطبيق احكام قانون حماية الملكية الفكرية.
