پژوهشگران چینی نخستین کش ترموباریک (گرمایی-الکتریکی) جهان را ساختهاند که با بهرهگیری از گرمای بدن برق تولید میکند و میتواند کاربردهای گستردهای از شارژ ابزارهای پوشیدنی تا پزشکی داشته باشد.
به گزارش تکناک، این کش ویژه قادر است گرمای بدن انسان را به برق تبدیل کند و بدین ترتیب، ساعتهای هوشمند و سایر ابزارهای پوشیدنی بدون نیاز به باتریهای حجیم یا شارژهای مکرر بهطور خودکار تأمین انرژی شوند.
به گفته تیم تحقیقاتی، این ماده برای نخستینبار خاصیت کشسانی را با بازده بالای تبدیل گرمایی-الکتریکی ترکیب کرده است؛ ترکیبی که پیشتر مشاهده نشده بود. پژوهشگران تأکید کردند که تاکنون همه مواد گرمایی-الکتریکی با کارایی بالا تنها انعطافپذیری داشتهاند، اما ویژگی کشسانی در آنها وجود نداشت.
لی تینگ، دانشمند علم مواد در دانشگاه Peking و نویسنده مسئول این پژوهش، در گفتوگو با SCMP اعلام کرد: «ما نخستین کسانی در جهان هستیم که مفهوم کش گرمایی-الکتریکی را مطرح کردیم.» او افزود: «هدف ما ساخت مادهای بود که بتواند خم شود، کش بیاید و به پوست بچسبد؛ به این ترتیب، دستگاههای ترموباریک راحتتر پوشیده میشوند و میتوانند گرمای بدن را با اتلاف کمتر به انرژی الکتریکی تبدیل کنند.» او همچنین توضیح داد که این ماده، در صورت سالم ماندن، از نظر نظری قادر است بهطور نامحدود انرژی تولید کند.
این فناوری نوین بر پایه اصول گرمایی-الکتریکی بنا شده است؛ جایی که اختلاف دما به تولید انرژی منجر میشود. دمای بدن انسان معمولاً حدود ۳۷ درجه سانتیگراد است، در حالی که دمای هوای محیط بین ۲۰ تا ۳۰ درجه سانتیگراد متغیر است. کش گرمایی-الکتریکی از این اختلاف دما برای تولید برق بهره میبرد.
در گذشته نیز مواد گرمایی-الکتریکی در فضاپیماها و کاوشگرها برای تولید انرژی در نبود نور خورشید مورد استفاده قرار گرفتهاند، اما بیشتر آنها یا بیش از حد سخت بودهاند یا در برابر کشش عملکرد خود را از دست دادهاند. دستاورد اخیر با ترکیب پلیمرهای نیمهرسانا و لاستیک کشسان توانسته است این مشکل را برطرف کند.
پژوهشگران برای دستیابی به همزمانی کشسانی و رسانایی، شبکهای از نانوالیاف را طراحی کردند. نتیجه این شد که ماده پس از پردازش توانست تا بیش از ۸۵۰ درصد طول اولیه خود کش بیاید. همچنین، زمانی که تا ۱۵۰ درصد کشیده شد، بیش از ۹۰ درصد شکل اولیه خود را بازیافت؛ عملکردی مشابه لاستیک طبیعی.
افزون بر این، استفاده از عوامل دوپینگ ویژه باعث شد کارایی ماده به شکل قابل توجهی افزایش یابد. این افزودنیها ویژگیهای گرمایی-الکتریکی در دمای اتاق ایجاد کردند که با مواد معدنی مرسوم رقابت میکند.
این پیشرفت بهویژه در زمینه الاستومرهای نوع n اهمیت دارد؛ موادی که قادر به هدایت الکترونها هستند و در برابر فشار مکانیکی رسانایی خود را حفظ میکنند. تاکنون، دستیابی به ترکیب کشسانی و توان خروجی بالا در این نوع مواد امکانپذیر نشده بود.
Lei در ادامه توضیح داد که این فناوری تنها به شارژ ابزارهای پوشیدنی محدود نمیشود. به گفته او، این ماده میتواند در حوزه ارتباطات از راه دور نیز نقشآفرینی کند؛ برای مثال، دستگاههایی که از گرمای آتش تغذیه میشوند.
این گروه تحقیقاتی همچنین قصد دارد این ماده را در پوشاک ادغام کند. لباسهای هوشمندی که از این فناوری بهره ببرند میتوانند گوشی را در جیب کاربر شارژ کنند و در عین حال با انتقال گرمای بدن به بیرون، دمای بدن را تنظیم نمایند.
کاربردهای پزشکی نیز از دیگر حوزههای هدف این پروژه است. برای نمونه، بیماران قلبی-عروقی که مجبورند به مدت طولانی دستگاههای پایش سلامت حمل کنند، دیگر نیازی به باتریهای بزرگ نخواهند داشت. در عوض، حسگرهای سبکوزن مبتنی بر این ماده میتوانند مستقیماً از گرمای بدن انرژی دریافت کنند.
اختراع نخستین کش گرمایی-الکتریکی جهان نقطه عطفی در فناوری تولید انرژی از منابع طبیعی و پایدار به شمار میرود. این نوآوری نهتنها میتواند آینده دستگاههای پوشیدنی را متحول کند، بلکه افقهای جدیدی برای کاربردهای پزشکی، ارتباطات و حتی صنعت پوشاک هوشمند خواهد گشود.
