پژوهشگران موفق به کشف راهکاری جدید برای تولید انرژی الکتریکی از طریق دانه‌های پلاستیکی نانومتری شدند که می‌تواند منبع انرژی جایگزینی برای دستگاه‌های پوشیدنی و سایر تجهیزات کوچک باشد.
به گزارش تکناک، تیمی از پژوهشگران در بروکسل، استرالیا و هنگ‌کنگ، با بهره‌گیری از پدیده triboelectrification، موفق به توسعه روشی نوین برای تولید انرژی شدند که نیازی به باتری ندارد. این فناوری با استفاده از دانه‌های پلاستیکی نانومتری، امکان تولید الکتریسیته را از طریق اصطکاک میان ذرات مختلف فراهم می‌کند.
فهرست مطالب
مکانیزم عملکرد فناوری جدید
پدیده triboelectrification به عنوان یکی از روش‌های کمتر شناخته‌شده در تولید انرژی‌های پاک، مشابه پدیده الکتریسیته ساکن عمل می‌کند. در این فرآیند، انرژی از طریق تماس یا جدا شدن دو سطح ایجاد می‌شود. با اینکه این روش توانایی تولید انرژی در مقیاس بالا را ندارد، اما برای کاربردهای کوچک‌تر نظیر تجهیزات پزشکی و فناوری‌های پوشیدنی بسیار مفید خواهد بود.
در تحقیقات جدید، پژوهشگران با استفاده از ترکیب دانه‌های نانومتری پلاستیکی از جنس ملامین و فرمالدهید، دریافتند که اندازه ذرات در میزان تولید انرژی نقش کلیدی دارد. آنها متوجه شدند که دانه‌های بزرگ‌تر بار منفی جذب می‌کنند، در حالی که دانه‌های کوچک‌تر دارای بار مثبت می‌شوند. بر همین اساس، سیستم جدیدی به نام triboelectric nanogenerator (TENG) طراحی شد که در آن، دانه‌های کوچک‌تر در یک سمت فیلم نازک و دانه‌های بزرگ‌تر در سمت دیگر قرار دارند.
افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌های تولید
نتایج آزمایش‌ها نشان داد که این روش در مقایسه با تکنیک‌های رایج triboelectric که از اصطکاک دو سطح زبر برای تولید بار الکتریکی استفاده می‌کنند، بازدهی بیشتری دارد. هرچند مقدار جریان تولیدی در حد نانوآمپر بوده و هنوز برای استفاده گسترده نیاز به بهینه‌سازی دارد، اما محققان این روش را گامی مهم در توسعه منابع انرژی بدون نیاز به باتری می‌دانند.
یکی از ویژگی‌های مهم این فناوری، دوام بالای دانه‌های پلاستیکی است. در این روش، برخلاف روش‌های مرسوم، ذرات روی یکدیگر ساییده نمی‌شوند و می‌توانند تا ۱۰ هزار چرخه بدون کاهش کارایی عمل کنند. علاوه بر این، فرآیند تولید این دانه‌ها نیازی به استفاده از حلال‌های شیمیایی ندارد که موجب کاهش هزینه‌های ساخت می‌شود. در صورت فرسودگی نیز، تنها با یک لایه پوشش پودری ساده، قابلیت احیا خواهند داشت.
امکان استفاده در زندگی روزمره
ایگناس جیمیدار، نویسنده اصلی این پژوهش از دانشگاه فریه بروکسل، در این‌باره اظهار داشت:
“نتایج تحقیقات ما نشان می‌دهد که تغییرات کوچک در انتخاب مواد، می‌تواند تأثیر چشمگیری در بازده تولید انرژی داشته باشد. این کشف، امکان توسعه triboelectric nanogenerators را برای استفاده در زندگی روزمره، بدون وابستگی به منابع انرژی سنتی، فراهم می‌کند.”
با توسعه این فناوری، می‌توان انتظار داشت که در آینده از triboelectric nanogenerators در تجهیزات الکترونیکی کوچک، سنسورهای زیست‌محیطی و حتی دستگاه‌های پزشکی استفاده شود. اگرچه هنوز مراحل تحقیقاتی برای افزایش بازدهی ادامه دارد، اما این دستاورد می‌تواند نقطه عطفی در مسیر تولید انرژی پاک و بدون نیاز به باتری باشد.
