fbpx
محرك البحث
أخر الأخبار
إعلان
إعلان
ابتكار مكثف قابل للارتداء والتمدد يجمع الطاقة من تنفس وحركة مرتديه

يافع نيوز – تكنولوجيا

أعلن باحثون دوليون، من قسم العلوم الهندسية والميكانيكا بجامعة ولاية بنسلفانيا الأمريكية، ومن جامعتي مينجيانغ ونانجينغ في الصين، عن ابتكارهم مكثف فائق مجهري، قابل للارتداء والتمدد، لحصاد الطاقة من تنفس وحركة مرتديه، وذلك لإمكانية استخدامه في الأجهزة القابلة للارتداء لمراقبة الصحة.

وشرح الباحث ”هوانيو تشنغ“، قائد الفريق البحثي من جامعة ولاية بنسلفانيا الأمريكية، بحسب موقع SciTechDaily العلمي، أن ”الإصدارات الحالية من البطاريات والمكثفات فائقة للطاقة القابلة للارتداء والتمدد وأجهزة المراقبة الصحية القابلة للارتداء، لديها العديد من العيوب، بما في ذلك انخفاض كثافة الطاقة ومحدودية التمدد“.

وأكد أن ابتكارهم يختلف تمامًا عن تلك الأجهزة، حيث أنه يتضمن جزءًا حيويًا، مبينًا أنه وفريقه البحثي، اتجهوا للتركيز على تطوير أجهزة استشعار في الأجهزة القابلة للارتداء.

2020-12-22-121

وتابع تشنغ : ”أثناء العمل على مجسات درجة حرارة الجسم، وغيرها من الأجهزة القابلة للارتداء، نحتاج دائمًا إلى دمج هذه الأجهزة مع بطارية للتشغيل، حيث يمنحنا استخدام المكثفات فائقة المجهرية القدرة على تشغيل جهاز الاستشعار ذاتيًا، بدون الحاجة إلى بطارية“.

وتعتبر المكثفات فائقة المصغرة، أجهزة لتخزين الطاقة كبديل عن البطاريات، حيث يمكنها أن تكمل شحن بطاريات أيون الليثيوم أو تستبدلها في الأجهزة القابلة للارتداء.

ولدى المكثفات فائقة المجهرية بصمة صغيرة، وتتميز بكثافة طاقة عالية، والقدرة على الشحن والتفريغ بسرعة.

ولكن كشف ”تشنغ“ أنه عند تصنيع هذه المكثفات فائقة المجهرية، مع الأجهزة القابلة للارتداء، فإنها تصمم بطريقة هندسية مكدسة ”تشبه شطيرة“، حيث تعرض مرونة ضعيفة، ومسافات طويلة لنشر الأيونات، وعملية تكامل معقدة عند دمجها مع الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء.

وقاد ذلك الفريق البحثي، لاستكشاف هياكل أجهزة بديلة وعمليات دمج لتحسين استخدام المكثفات فائقة المجهرية في الأجهزة القابلة للارتداء.

2020-12-33-64

ووجدوا أن ترتيب خلايا المكثف فائق المجهري في تخطيط متعرج، مثل ”جسر جزيرة“، يسمح للتكوين بالتمدد والانحناء عند الجسور، مع تقليل التشوه في المكثفات فائقة المجهرية، والتي تشبه ”الجزر“.

وعند جمع خلايا المكثف فائق المجهري، يصبح الهيكل كما أسماه الباحثون: ”مصفوفات المكثفات فائقة المجهرية“.

وقال تشنغ: ”باستخدام تصميم (جسر الجزيرة) عند توصيل الخلايا، أظهرت مصفوفات المكثفات فائقة المجهرية قابلية تمدد متزايدة، وسمحت بإخراج جهد كهربائي قابل للتعديل، ويسمح بشد النظام (التمدد) بشكل عكسي حتى 100٪“.

وأجرى الفريق البحثي تحسينات جذرية على النظام في التوصيل الكهربائي، وعدد الأيونات المشحونة الممتصة، باستخدام صفائح مصغرة من الزنك والفوسفور، ورغوة جرافين المصممة باستخدام ليزر ثلاثي الأبعاد، لبناء تصميم ”جسر الجزيرة“ لخلايا المكثفات فائقة المجهرية.

وأثبت طريقتهم، أن بإمكان مصفوفات المكثفات الفائقة المجهرية، الشحن والتفريغ بكفاءة وتخزين الطاقة اللازمة، لتشغيل جهاز يمكن ارتداؤه.

كما ودمج الباحثون مع النظام مولدات ”نانو كهربائية احتكاكية“ وهي تقنية تحوّل الحركة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، حيث أنشأت هذه المجموعة نظامًا ذاتي الطاقة.

2020-12-44-37

وقال تشنغ: ”عندما يكون لدينا وحدة شحن لاسلكية، تعتمد على مولدات نانو كهربائية احتكاكية، يمكننا جمع الطاقة على أساس حركة مرتديها، مثل ثني الكوع أو التنفس أو التحدث، ونحن قادرون على استخدام هذه الحركات البشرية اليومية لشحن المكثفات فائقة المصغرة“.

ومن خلال الجمع بين هذا النظام المدمج وجهاز استشعار الإجهاد القائم على الجرافين، فإن مصفوفات المكثفات فائقة المجهرية، والتي تخزن الطاقة وتشحن بواسطة مولدات نانو كهربائية احتكاكية، قادرة على تشغيل المستشعر، وقابلة للارتداء والتمدد.

وسوم :
شاركنا الخبر
أخبار ذات صله

أترك تعليق
ابحث في الموقع
حالة الطقس عدن
+28
°
C
H: +29°
L: +27°
Aden
الأربعاء, 28 تشرين الأول
أنظر إلى التنبؤ لسبعة أيام
الخميس الجمعة السبت الأحد الاثنين الثلاثاء
+29° +29° +29° +29° +28° +28°
+27° +27° +28° +27° +27° +26°
تويتر
إعلان
فيسبوك
%d مدونون معجبون بهذه: