علمی.مذهبی

نانو فییبر تولید انرژی الکتریکی از پوشاک

             "نانو تکنولوژی" به گفته بسیاری از محققان راه حل های بسیار ساده و ارزان قیمتی را در پیش روی صنعتگران و جوامع بشری قرار داده است.

             پژوهشگران نانو تکنولوژی دانشگاه برکلی کالیفورنیا در پژوهشی با نام "انرژی پوشاک" موفق به مهار انرژی نانو فیبرهایی شده اند که می تواند در صنعت پوشاک و منسوجات بافته شده توسط نانو فیبرها تحولات گسترده ای ایجاد نماید.

             به گفته آقای لین (Liwei Lin) استاد دانشگاه برکلی کالیفرنیا و رئیس تیم تحقیقات بین المللی "توسعه نانو موتورها در نانو فیبرها" ، این تکنولوژی در نهایت می تواند منجر به تولید لباسهای الکترونیکی هوشمندی گردد که با استفاده از حرکات فیزیکی بدن انرژی الکتریکی تولید می نمایند.           

            بر اساس این تحقیقات، نانو فیبرها از ماده اولیه PVDF (Polyvinylidene Fluoride) ساخته می شوند که قابل انعطاف و نسبتا ارزان هستند.در این پژوهش که نتایج آن هنوز دقیقا محاسبه نگردیده است، به لحاظ تئوری می توان از حرکات بدن در لباس برق تولید کرد. همانطور که می دانید نانو فیبرها آنقدر کوچک هستند که حرکات آنها در نسوج لباس توسط فردی که لباس را پوشیده است احساس نمی گردد اما نانو موتورهای بکارگرفته شده در اینگونه لباس ها می توانند از این حرکات انرژی الکتریکی تولید نمایند. موضوع نانو ژنراتورهای پارچه ای در بخش نامه های نانو (Nano Letters) مجله انجمن شیمی ایالات متحده آمریکا منتشر شده در فوریه 2010 بصورت مفصل شرح داده شده است.

همانطور که می دانید تبدیل انرژی مکانیکی به الکترونیکی توسط نانو ژنراتورها، موضوع جدیدی نیست و پیش از این نیز تیم پژوهشی دیگری موفق به ساخت نانو ژنراتورهایی از جنس نیمه رسانا های معدنی مانند اکسید روی و باریم تیتانید شده  بود. به گفته استاد لین نانو موتورهای معدنی در مقایسه با نانو موتورهایی آلی که این تیم پژوهشی موفق به ساخت آن شده است به مقدار قابل توجهی سخت تر و شکننده تر می باشند.

            نانو ژنراتورها با قطری کمتر از 500 نانو متر، تقریبا 100 بار کوچکتر از قطر موی انسان و 0.1 قطر الیاف پارچه های معمولی می باشند. محققان بارها و بارها با کشش و پیچش نانو فیبرها، موفق به دریافت خروجی الکتریکی در حدود 5 تا 30 میلی ولت و 0.5 تا 3 نانو آمپر شده اند. با این وجود پژوهشگران پس از کشیدن و رهاکردن نانو فیبرها به مدت 100 دقیقه در فرکانس 0.5 هرتز (دور در ثانیه) هیچگونه آثاری مبنی بر تخریب قابل توجه در نسوج نانو فیبرها نیافته اند. 

            تیم آقای لین در دانشگاه برکلی در حوزه تکنیکهای الکتروریسی جهت ایجاد نانو ژنراتورهای پلیمری باندازه 50 میکرومتر در شبکه های جدا از هم پیشگام می باشد. این فناوری موجب می گردد تا با کنترل چیدمان نانو ژنراتورها بر روی سطوح نانو فیبر و قرارگیری قطبهای منفی و مثبت در مقابل یکدیگر، همانند یک باطری بزرگ انرژی الکتریکی تولید گردد. محققان می گویند در صورت عدم وجود چنین کنترلی در قرارگیری قطبهای مثبت و منفی، ممکن است هر یک از نانو ژنراتورها انرژی دیگری را خنثی نموده و در نتیجه مقدار زیادی از انرژی تولید شده به هدر برود. 

            پژوهشگران اثبات کرده اند که انرژی تولید شده از این روش می تواند تا 21.8 درصد و با میانگین 12.5 درصد بازدهی داشته باشد. شگفت انگیز اینکه به گفته یکی از اعضاء این تیم تحقیقاتی، دامنه راندمان موثر انرژی بدست آمده از این نانو فیبرها 0.5 تا 4 درصد بیشتر از نوعی ژنراتور های آزمایشی ساخته شده از فیلمهای PVDF فیزیو الکتریک (Piezoelectric) و 6.8 درصد بیشتر از نانو ژنراتورهای ساخته شده از  نانو سیم های اکسید روی می باشد.

            آقای لین می گوید ما فکر می کنیم بهره وری و راندمان تولید انرژی می تواند در آینده بیش از این باشد و بر طبق نتایج اولیه، روند کوچکتر شدن نانوفیبرها موجب افزایش راندمان تولید انرژی الکتریکی می گردد که سقف راندمان آن هنوز قابل محاسبه نیست. 

شایان ذکر است بنیاد ملی علوم و آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی از این تحقیقات حمایت می نمایند. 

منبع: وب سایت دانشگاه برکلی کالیفرنیا

نوشته:  مهندس سعید توجهی