علماء يبتكرون بطاريات بسُمك الشعرة لروبوتات بحجم الخلية
تاريخ النشر: 12th, September 2024 GMT
في خطوة رائدة ابتكر مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بطاريات صغيرة جدا، يمكن أن تمثل حلاً للعديد من التحديات التي تواجه الروبوتات المجهرية.
هذه البطاريات، التي تعمل بالهواء والزنك، قد تكون المفتاح لتزويد الروبوتات الدقيقة بالطاقة الكافية لتعمل بشكل مستقل، مما يفتح آفاقاً جديدة لاستخدامها في تطبيقات متنوعة مثل توصيل الأدوية داخل جسم الإنسان أو الكشف عن تسرب الغاز في خطوط الأنابيب.
وتتميز البطاريات بحجمها الصغير للغاية، حيث يبلغ طولها 0.1 مليمتر وسُمكها 0.002 مليمتر، أي أنها لا تتجاوز سُمك شعرة الإنسان. وتولد البطارية تيارا يصل إلى فولت واحد عبر تفاعل الأكسجين في الهواء مع الزنك، وهو ما يكفي لتشغيل دارات صغيرة أو مستشعرات أو محركات دقيقة.
وكما وصف مايكل سترانو، أستاذ الهندسة الكيميائية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والمؤلف الرئيسي للدراسة، في تصريحات حصلت الجزيرة نت على نسخة منها "نعتقد أن بحثنا سيوفر فرصًا كبيرة في مجال الروبوتات، إذ نبني وظائف روبوتية على هذه البطارية وبدأنا في دمج هذه المكونات في أجهزة كاملة".
تحدي الطاقةعلى مدار السنوات القليلة الماضية، كانت مختبرات سترانو تعمل على تطوير روبوتات دقيقة قادرة على استشعار البيئة المحيطة بها والتفاعل معها. إلا أن التحدي الرئيسي لطالما كان توفير مصدر طاقة يكفي لتشغيل هذه الروبوتات متناهية الصغر. ولجأ بعض الباحثين إلى الطاقة الشمسية، ولكن اعتماد الروبوتات على مصدر خارجي للطاقة يجعلها مثل "الدمى المتحركة" المحدودة التي يتم التحكم فيها من الخارج.
ولتجاوز هذه المحدودية، يقول سترانو "الأنظمة التي تعمل بالطاقة الخارجية لا تحتاج حقاً إلى بطارية لأنها تحصل على كل الطاقة التي تحتاجها من الخارج. ولكن إذا أردت أن يتمكن الروبوت الصغير من الوصول إلى أماكن لا يمكنك الوصول إليها بطريقة أخرى، فلابد أن يتمتع بمستوى أعلى من الاستقلالية، وهنا تصبح البطارية ضرورة".
وقد قرر فريق سترانو استخدام نوع من البطاريات يُعرف باسم بطارية الزنك الهوائية، وهي معروفة بكثافة طاقتها العالية، وتستخدم عادة في أجهزة السمع.
وقد صممت هذه البطارية بحيث تحتوي على قطب زنك متصل بقطب بلاتين، وكلاهما مُدمج في شريط من البوليمر يُستخدم عادةً بالإلكترونيات الدقيقة. وعند تفاعل هذه الأقطاب مع الأكسجين، يتأكسد الزنك ويطلق إلكترونات تتدفق إلى القطب البلاتيني مما يولد التيار الكهربائي.
الروبوتات المجهرية ذاتية الحركةتمكن الباحثون من استخدام البطارية لتشغيل ذراع روبوتية دقيقة يمكن رفعها وخفضها، بالإضافة إلى تشغيل مكون إلكتروني يُعرف باسم "ميمريستور" وهو جهاز قادر على تخزين التعليمات عبر تغيير مقاومته الكهربائية.
ورغم أن الفريق استخدم بهذه الدراسة سلكاً لتوصيل البطارية بجهاز خارجي، فإن الخطوة التالية المتوقعة هي دمج البطارية داخل الروبوتات الصغيرة لتعمل بشكل مستقل. ويقول سترانو "هذه البطارية ستكلل جهودنا في مجال الروبوتات، حيث سنتمكن من بناء الروبوت انطلاقًا من مصدر الطاقة، تماماً كأنك تبني سيارة كهربائية انطلاقًا من بطاريتها".
وأحد الاستخدامات المحتملة لهذه الروبوتات هو حقنها في جسم الإنسان، حيث يمكنها الوصول إلى موقع مستهدف وإطلاق أدوية مثل الإنسولين. ولضمان السلامة داخل الجسم، يتوقع الباحثون تصنيع الأجهزة من مواد حيوية قابلة للتحلل بعد انتهاء مهمتها.
وإلى جانب ذلك، يعمل الفريق على زيادة الجهد الكهربائي للبطارية، مما قد يفتح الباب أمام المزيد من التطبيقات المتقدمة. فبحسب الدراسة، يساهم تحسين كفاءة هذه البطارية في تطوير مستشعرات دقيقة يمكنها التفاعل مع المواد الكيميائية في البيئة المحيطة، أو تشغيل مكونات إلكترونية أكثر تعقيدًا.
ويرى الباحثون أن هذه البطارية الصغيرة قد تكون الأساس الذي يمكن بناء العديد من الأنظمة الروبوتية الدقيقة حوله. وبفضل كثافة طاقتها العالية وحجمها الصغير، يمكن أن تفتح آفاقاً واسعة لاستخدامات متعددة، سواء في المجال الطبي أو الصناعي أو حتى مجال الاستكشاف العلمي.
المصدر: الجزيرة
كلمات دلالية: حراك الجامعات حريات
إقرأ أيضاً:
عالم بالأوقاف يكشف أعظم نعمة يمنحها الله لعباده في الدنيا
كشف الدكتور هشام عبد العزيز، أحد علماء وزارة الأوقاف، عن أعظم نعمة يمنحها الله لعباده في الدنيا، موضحا أنها لا تتحقق إلا بالوصول إلى كمال الإيمان.
وأكد أحد علماء وزارة الأوقاف، خلال تصريحات تلفزيونية، اليوم الاثنين، على أهمية نعمة الرضا في حياة المسلم، مشيرًا إلى أنها من أعظم النعم التي يمنحها الله لعباده، حيث تجعل الإنسان في حالة من السلام النفسي والطمأنينة، مهما كانت الظروف التي يمر بها.
احذر أن تكون منهم.. 4 صفات للمنافقين كشف عنها القرآن
ما حكم التبتل؟.. نائب رئيس جامعة الأزهر يجيب
حكم تجسيد شخصية سيدنا معاوية والصحابة في الأعمال الفنية.. الأزهر يوضح
دعاء صلاة الوتر .. ردده لتنال رضا الله
وأوضح "عبد العزيز"، أن الحياة مليئة بالمتغيرات من رخاء وشدة، صحة ومرض، فقر وغنى، ولكن الإنسان المؤمن هو من يواجه كل هذه الأمور بقلب مطمئن، مستشهدًا بحديث النبي ﷺ: "عجبًا لأمر المؤمن، إن أمره كله له خير، وليس ذلك لأحد إلا للمؤمن، إن أصابته سراء شكر فكان خيرًا له، وإن أصابته ضراء صبر فكان خيرًا له".
وأشار أحد علماء وزارة الأوقاف، إلى أن الرضا ليس مجرد كلمة، بل هو عبادة قلبية تحتاج إلى يقين وتوكل على الله، وأن الوصول إلى كمال الإيمان مرهون بالرضا والتسليم لأمر الله، كما قال تعالى: ﴿فَلَا وَرَبِّكَ لَا يُؤْمِنُونَ حَتَّىٰ يُحَكِّمُوكَ فِيمَا شَجَرَ بَيْنَهُمْ ثُمَّ لَا يَجِدُوا فِي أَنفُسِهِمْ حَرَجًا مِّمَّا قَضَيْتَ وَيُسَلِّمُوا تَسْلِيمًا﴾ [النساء: 65].
وأضاف أحد علماء وزارة الأوقاف، أن النبي ﷺ كان خير مثال على الرضا، فقد عانى من شظف العيش والإيذاء، ومع ذلك كان دائم الحمد والتسليم لأمر الله، حتى إنه رفض أن تتحول له بطحاء مكة ذهبًا، قائلاً: "يا رب، أجوع يومًا فأصبر، وأشبع يومًا فأشكر".
السيسي ورئيس المجلس الأوروبي يؤكدان وحدة وسلامة واستقرار لبنان وليبيا والسودان والصومال