تطوير “نسيج ذكي” يولد الكهرباء من حرارة الجسم
تاريخ النشر: 19th, August 2024 GMT
#سواليف
صمم باحثو جامعة واترلو الكندية نسيجا مبتكرا لتحويل #حرارة_الجسم وأشعة #الشمس إلى #كهرباء، في خطوة هامة ضمن مجال تطوير ” #الأقمشة_الذكية”.
وقال الباحثون إنه يمكن تعزيز وظائف “النسيج الذكي” عند دمجه مع أجهزة الاستشعار، بحيث يمكن استخدامه لمراقبة معدل ضربات القلب ودرجة الحرارة، وحتى اكتشاف المواد الكيميائية في الأنفاس.
وأوضحت الدراسة أن فريق البحث نجح في الجمع بين مواد مطوّرة، مثل MXene والبوليمرات الموصلة، التي تُعرف بموصليتها الكهربائية العالية ومرونتها، وطرق إنتاج المنسوجات المتطورة.
مقالات ذات صلة
وابتكر الفريق سطحا يجذب جزيئات MXene عبر الروابط الهيدروجينية، ما أدى إلى إنتاج نسيج حراري كهربائي قابل للتمدد.
وقال يونينغ لي، الأستاذ في قسم الهندسة الكيميائية: “طورنا مادة قماشية ذات قدرات استشعار متعددة الوظائف وإمكانات ذاتية التشغيل. وهذا الابتكار يقربنا من التطبيقات العملية للأقمشة الذكية”.
وتتطلب معظم الأجهزة الإلكترونية القابلة للارتداء اليوم “طاقة خارجية أو إعادة شحن منتظمة”، لكن هذا النسيج المبتكر يلغي الحاجة إلى البطاريات تماما.
ويؤكد الباحثون أن النسيج الجديد أكثر استقرارا ومتانة وفعالية من حيث التكلفة، من الخيارات الموجودة في السوق.
وقال لي: “تعتبر أجهزة الاستشعار المطبوعة، بما في ذلك تلك المضمنة في الأقمشة الذكية، مثالية لجمع البيانات ومراقبتها بشكل مستمر. وهذا النسيج الذكي الجديد هو خطوة إلى الأمام في جعل هذه التطبيقات عملية”.
وكشف الفريق إنه عند دمج “النسيج الذكي” في قناع ما، فإنه يعمل على تحويل حرارة الجسم إلى كهرباء باستخدام الفرق في درجة الحرارة بين الجسم والبيئة، ما يتيح مراقبة دقيقة لمعدل التنفس، مع اكتشاف المؤشرات الكيميائية للفيروسات وأمراض أخرى.
كما أفادت الدراسة أن “قدرات استشعار الإجهاد الاستثنائية للنسيج الكهروحراري القائم على MXene، تسهل مراقبة حالة مفاصل الجسم من خلال تشوهها”.
ويخطط الفريق لتحسين أداء النسيج ودمجه مع المكونات الإلكترونية، بالإضافة إلى خطط لإنشاء تطبيق للهواتف الذكية من شأنه جمع ونقل البيانات الصحية مباشرة إلى مقدمي الرعاية الصحية.
نُشرت النتائج في مجلة علوم وتكنولوجيا المواد.
المصدر: سواليف
كلمات دلالية: سواليف حرارة الجسم الشمس كهرباء
إقرأ أيضاً:
موجودة في منتجاتك اليومية.. يمكن لهذه المواد الكيميائية التأثير سلبًا على صحة جميع أعضائك
دبي، الإمارات العربية المتحدة (CNN)— تحمل أواني الطهي، والطعام، والماء، والملابس، والأثاث مواد كيميائية يمكنها التسبب بمشاكل صحية للإنسان.
واستُخدِمت مركبات "PFAS" )مواد البيرفلوروألكيل، والبولي فلورو ألكيل) في المنتجات الاستهلاكية منذ خمسينيات القرن الماضي.
ويُشار إليها أحيانًا بـ "المواد الكيميائية الأبدية" لأنّها لا تتحلل بشكلٍ كامل في البيئة.
مع إصدار المزيد من الدراسات واللوائح المتعلقة بـ" PFAS"، قام الدكتور كارمن مارسيت، بإجراء أبحاث حول تأثيرات هذه المواد الكيميائية أثناء الحمل.
ويرغب مارسيت، وهو أستاذ الأبحاث في كلية "رولينز" للصحة العامة بجامعة "إيموري"، أن يفهم الأشخاص ما يجب فعله بشأن هذه المواد.
تم تحرير المقابلة بشكلٍ طفيف بغرض الوضوح والإيجاز.
CNN: ما هي مركبات"PFAS" بالتحديد؟
الدكتور كارمن مارسيت: هي فئة مكونة من حوالي 15 ألف مادة كيميائية من صنع الإنسان تحتوي على مجموعات الفلور، ما يمنحها خصائص خاصة.
هذه المواد تتواجد في الأسطح غير اللاصقة، وتُستخدم في رغوات مكافحة الحرائق، وتحمي العبوات من الشحوم، وتجعل السجادات والملابس مقاومة للماء.
وبفضل بنية هذه المواد الكيميائية، فهي قادرة على التمتع بهذه الخصائص (غير اللاصقة، والطاردة للماء، والمنظمّة لدرجة الحرارة).
CNN: هل يجب علينا القلق منها؟
مارسيت: أعتقد أنّه يجب علينا الشعور بالقلق بالتأكيد. أولاً، لأنها موجودة داخل كل شخص تقريبًا في الولايات المتحدة.
وأظهرت البيانات المستمدة من المسح الوطني لفحوصات الصحة والتغذية أنّه يمكن رصد هذه المواد لدى الجميع تقريبًا، ويعني ذلك الجميع، بدءً من الأطفال الصغار وحتى البالغين.
نحن نرى بيانات جديدة تأتي من الأبحاث وتخبرنا بوجود روابط لا بأس بها ومدروسة جيدًا بين هذه الأنواع من المواد الكيميائية والسرطانات، وخاصةً سرطان الكِلى، وسرطان الخصية.
وهناك المزيد من الأبحاث الجارية التي قد تربط هذه المواد بسرطانات أخرى.
وترتبط " PFAS" أيضًا بالعديد من الحالات الأخرى المرتبطة بالغدد الصماء، مثل التغيرات في الدورة الشهرية، والعقم، وأمراض الغدة الدرقية.
كما تم ربط هذه المواد بانخفاض وزن المواليد عند تعرض الحوامل لها، والتأخر في النمو لدى الأطفال إلى حد معيّن، وهي تؤدي في الواقع لبعض الآثار على الجهاز المناعي أيضًا.
نحن قلقون لأنها تستطيع التأثير على أنواع الأعضاء المختلفة، وهي منتشرة جدًا في البيئة وفي البشر لدرجة أنّنا نشعر بالقلق بشأن آثارها الصحية.
CNN: كيف يتعرض الأشخاص لمواد "PFAS"؟
مارسيت: هناك عدد من الطرق المختلفة. يُعد الماء من طرق التعرض الشائعة، فمياه الشرب من مصادر المياه البلدية في منزلك ملوثة بمواد " PFAS" الكيميائية.
ويمكن أن يكون الطعام مصدرًا آخر للتعرض، ويعود ذلك جزئيًا إلى العبوات التي تأتي فيه الطعام، مثل أي نوع من أنواع التغليف غير اللاصق، والمقاوم للمخاطر.
وتم وضع الكثير من الأطعمة المجمدة والأطعمة السريعة في هذه الأنواع من العبوات. وسيحتوي صندوق البيتزا مثلاً على مواد " PFAS" في الأسفل.
وهناك في الواقع بعض البيانات الجديدة التي تشير إلى أن مواد " PFAS" منتشرة جدًا في المبيدات الحشرية، وبالتالي، فهي تُرَش على الأطعمة.
كما يمكنك العثور عليها في أنواع أخرى من السلع الاستهلاكية.
ويتم استخدامها في مستحضرات التجميل وأنواع أخرى من مرطبات الجسم.
وهي في ملابسك أيضًا، وتكون أي ملابس مقاومة للماء مغطاة بهذه المواد الكيميائية، ويمكنها أن تتساقط من تلك الملابس، ويمكنك استنشاقها.
وهي موجودة في الأثاث والسجادات أيضًا.
CNN: هل يجب علينا الانتظار حتّى تقوم الشركات أو اللوائح بإجراء تغييرات؟ هل هناك أي شيء يمكننا القيام به كأفراد؟
مارسيت: لا يزال بإمكان الأشخاص اتخاذ إجراءات فردية.
وينطوي الكثير منها (الإجراءات) على تقليل التعرض للمواد البلاستيكية.
وغالبًا ما يتم استخدامها في الأغلفة البلاستيكية، لذا فقد يكون استخدام عبوات المياه المعدنية أو الزجاجية القابلة لإعادة الاستخدام بديلاً جيدًا.
وانظر إلى منتجاتك الاستهلاكية، أو لأي نوع من منتجات التجميل أو المنتجات الشخصية التي تستخدمها لمعرفة ما إذا كانت تحتوي على أي من هذه المواد الكيميائية، وحاول تقليل استخدام بعض هذه المنتجات، أو استخدم المنتجات التي قد تحتوي على كمية أقل من هذه المواد الكيميائية.
CNN: إذا أراد شخص ما تجنب مواد " PFAS" في المنتجات التي يستهلكها، فما الذي يجب البحث عنه تحديدًا؟
مارسيت: ستبحث عن الأشياء التي كُتِبت عليها مصطلح " fluoryl"، فمن المحتمل أن يكون أي نوع من المواد الكيميائية التي قد تحتوي على " fluoryl" ضمن هذا الصنف من المواد الكيميائية.
وعندما يناصر الأشخاص أنفسهم، و(يطالبون) بالابتعاد عن هذه المواد الكيميائية، وجعل الشركات المُصنِّعة تتوقف عن استخدام هذه المواد الكيميائية، فهذا هو الوقت الذي سنتمكن فيه حقًا من الابتعاد عنها كليًا.
وهناك مواد جديدة يتم صنعها طوال الوقت، لذا نحن لا نعرف حتى جميع المواد الكيميائية المحتملة الموجودة والتابعة لمركبات " PFAS".
والأشخاص الذين يتجنبون المنتجات بسبب المواد الكيميائية يعبّرون عن الكثير للمصنعين، وهذا قد يدفعهم إلى تطبيق ما يفعلونه.
CNN: إذا تعرض الجميع لهذه المواد، فهل هناك أي شيء يمكننا القيام به للحد من الآثار؟
مارسيت: ينطوي الكثير من ذلك على اتباع المبادئ ذاتها التي نتبعها في أي نوع من أنماط الحياة الصحية.
الأبيض: ماضون في إنشاء شبكة صحية قوية