محققان مؤسسه DGIST در کره جنوبی موفق به ساخت یک دستگاه پیشرفته جمع‌آوری انرژی شده‌اند که قادر است حرکات بدن انسان را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.
به گزارش تکناک، این فناوری نوآورانه که با استفاده از اثر پیزوالکتریک کار می‌کند، توانسته است بازدهی تبدیل انرژی را نسبت به دستگاه‌های معمولی جمع‌آوری انرژی پیزوالکتریک کشسان حدود 280 برابر افزایش دهد.
اثر پیزوالکتریک پدیده‌ای است که در آن برخی مواد هنگام تحت فشار قرار گرفتن، بار الکتریکی تولید می‌کنند. این خاصیت به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا از حرکات بدن، مانند: راه رفتن، خم شدن یا حتی حرکات ظریف، انرژی الکتریکی استخراج کنند.
فهرست مطالب
محدودیت‌های موجود
مواد پیزوالکتریک دارای ویژگی خاصی هستند که باعث ایجاد تفاوت در توزیع بار درون آنها می‌شود. وقتی این مواد تحت فشار مکانیکی قرار می‌گیرند، این تفاوت تقویت و باعث جداسازی بارها و تولید پتانسیل الکتریکی می‌شود.
با وجود اینکه استفاده از اثر پیزوالکتریک در جمع‌آوری انرژی الکتریکی چندان جدید نیست، اما چالش‌هایی در به کارگیری آن در دستگاه‌های پوشیدنی وجود داشته است.
مشکلات اصلی به محدودیت‌های خواص مواد و طراحی دستگاه‌ها برمی‌گردد. مواد پیزوالکتریک معمول مانند: تیتانات زیرکونات سرب (PZT) که واکنش پیزوالکتریکی بالایی دارند، سفت و شکننده هستند و برای استفاده در دستگاه‌های انعطاف‌پذیر و راحت مناسب نیستند.
غلبه بر چالش‌های تبدیل حرکات بدن به انرژی الکتریکی
تیم تحقیقاتی DGIST با استفاده از مهندسی مواد نوآورانه، این محدودیت‌ها را پشت سر گذاشت. آنها یک ساختار سه‌بعدی منحصربه‌فرد طراحی کردند، که امکان استفاده از PZT را در کنار حفظ انعطاف‌پذیری و کشسانی بالا فراهم می‌آورد. این ساختار به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا به راحتی به بدن انسان بچسبند و در عین حال به راحتی قابل استفاده باشند.
علاوه بر این، محققان طراحی جدیدی برای الکترودهای دستگاه معرفی کردند که به نام الکترود مخصوص انحنا شناخته می‌شود.
این طراحی باعث افزایش بازدهی دستگاه می‌شود و از لغو بارهای الکتریکی تولیدشده در حرکت‌های معمولی، جلوگیری می‌کند. به این ترتیب، تمام بخش‌های نانوژنراتور به طور مؤثر در تولید انرژی مشارکت دارند.
این فناوری می‌تواند دستگاه‌های الکترونیکی پوشیدنی ایجاد کند، که دیگر نیازی به شارژ یا تغییر باتری ندارند. از این دستگاه‌ها می‌توان در کاربردهای مختلفی مانند: ساعت‌های هوشمند، ردیاب‌های تناسب اندام و حسگرهای پزشکی استفاده کرد.
تحقیقات بیشتر بر بهینه‌سازی این فناوری برای کاربردهای تجاری و بررسی پتانسیل آن در دستگاه‌های مختلف پوشیدنی متمرکز خواهد بود و می‌تواند تحولی بزرگ در صنعت فناوری‌های پوشیدنی ایجاد کند.
