ابتكار جديد يحول الأجهزة القابلة للارتداء إلى مولدات طاقة نانوية

نشر فريق بحثي بقيادة جامعتي "أر إم آي تي" وملبورن دراسة جديدة في دورية "أدفانسد فنكشنال ماتيريالز" عن ابتكار جهاز جديد قابل للارتداء يمكنه توليد الطاقة اعتمادا على الحركة، وإنشاء الذاكرة وتعديلها.

وقد يسهم هذا الابتكار في تطوير عدد كبير من التقنيات المستخدمة حاليا، حيث يمكن استخدامه في بناء حاصدات الطاقة (أجهزة تستخلص الطاقة من الحركة)، وأجهزة الاستشعار شديدة الحساسية، إضافة إلى تحسين كفاءة أجهزة قياس المؤشرات الحيوية.

ويعتمد الابتكار في الأساس على ظاهرة الكهرباء الانضغاطية أو ما يعرف بـ(Piezoelectric properties) التي تمتلكها بعض المواد، وتستطيع هذه المواد توليد الطاقة عند الضغط عليها، ويتغير شكلها في حال إمدادها بالكهرباء.

تحسين كفاءة الأجهزة القابلة للارتداء

يسعى الباحثون دائما إلى تطوير مختلف أنواع الأجهزة الإلكترونية بهدف تحسين كفاءتها، وخفض تكلفة تصنيعها، إلى جانب جعلها أكثر صداقة للبيئة.

وفي هذا الصدد عمل باحثو الدراسة المشار إليها مسبقا على التوصل إلى مادة ما تمتلك تأثير الكهرباء الانضغاطية. واستطاع الفريق البحثي بالفعل تركيب شريحة نانوية متناهية الصغر داخل غلاف يمكن ارتداؤه حول الإصبع.

ومع ثني الإصبع، استطاعت الشريحة النانوية توليد قدر من الطاقة، وتمكن الباحثون عبرها من أداء مهام تتعلق بالذاكرة الإلكترونية، مثل إنشاء البيانات وحفظها ومسحها.

الهندسة النانوية لتعديل خصائص المواد

في كثير من الأحيان يصعب إنتاج المواد النانوية ذات خصائص الكهرباء الانضغاطية بسبب ارتفاع التكلفة، وانخفاض جودة المواد المنتجة.

ولحل هذه المشكلة لجأ الباحثون إلى مادة أكسيد البزموت أو ما يعرف بـ(Bismuth)، وأجروا عليها بعض التعديلات على المستوى النانوي، الأمر الذي أدى في الأخير إلى الحصول على مادة نانوية ذات صفات مميزة.

ويشير الباحث المشرف على الدراسة الدكتور علي زافابيتي خلال البيان الصحفي المنشور بمنصة "تك إكسبلور" إلى أن الفريق البحثي استغل الابتكار الجديد خلال مجموعة من التجارب من أجل إنشاء الصور وتعديلها ومسحها على المستوى النانوي".

شاشة قابلة للطي يمسكها أحد العاملين في مختبر بحثي (شترستوك) مزايا متنوعة للابتكار الجديد

بسؤاله عن المزايا الأساسية التي تتسم بها التقنية الجديدة، أوضح الدكتور زافابيتي للجزيرة نت أن "الجهاز الجديد يعمل مستخدما الطاقة الذاتية، مما يعني قدرته على توليد الطاقة معتمدا على حركة الجسم".

ويضيف: "تتميز المادة التي طورناها بنحافتها الشديدة، ويمكن استخدامها في إطار مساحات كبيرة، الأمر الذي يعني إمكانية استغلالها في مختلف الأجهزة. كما تتميز هذه المادة بأمانها، فهي لا تضر بالأنسجة الحيوية (مثل الجلد البشري)، وهي لا تسبب الاحتكاك مع هذه الأنسجة، بالتالي فهي تسبب تهيجا أقل للبشرة".

وأشار شانيانج جواو -الباحث الرئيس في الدراسة- في البيان الصحفي أن مادة أوكسيد البزموت يمكن هندستها بهدف تحقيق وظيفة بناء الذاكرة الإلكترونية وتعديلها، وهي تعمل كمادة شبه موصلة، أي أن بالإمكان استخدامها في الوظائف الحاسوبية.

وأوضح أن المادة المعدلة تمثل "مولد طاقة نانوي" يستمد الطاقة النظيفة من خلال الحركة، ويستغلها بأقصى كفاءة ممكنة.

سهولة التطبيق

يحدد زابافيتي متطلبات تطوير الأجهزة الإلكترونية بوجه عام في أثناء حديثه مع الجزيرة نت، وقال "خلاصة القول، يستدعي التطوير التكنولوجي المستمر تصغير حجم المواد، ودفعها إلى استغلال الطاقة بكفاءة، وإكسابها القدرة على التعلم من المؤثرات الخارجية والاستفادة منها. وسيستطيع ابتكارنا الجديد توفير كل تلك الخصائص".

وعن الفوائد الاقتصادية والبيئية الناتجة من استغلال الابتكار الجديد، استعرض زابافيتي مزيدا من خصائص الابتكار الفريدة، وقال "ستسهم هذه التكنولوجيا في خفض تكلفة تصنيع الأجهزة القابلة للارتداء، لأن المادة التي طورناها يمكن إنتاجها اعتمادا على معدات معملية بسيطة، ولا تحتاج هذه العملية إلى أي ظروف خاصة، مثل درجات الحرارة شديدة الارتفاع أو الانخفاض".

وأكد مشرف الدراسة سهولة استغلال التقنية المقترحة في أي دولة، فهي لا تستدعي أي خبرات خاصة أو أدوات متقدمة.

وتتمثل خطوة الفريق البحثي التالية في التعاون مع إحدى الشركات الصناعية من أجل بناء نموذج أولي للابتكار الجديد من أجل تجربته على أرض الواقع.

المصدر: الجزيرة