پارچه هوشمندی که از حرکت کاربر برق تولید می کند!

به گزارش عاشق وب پژوهشگران ژاپن و چین در پروژه مشترکی، نوعی پارچه هوشمند ابداع نموده اند که می تواند حرکت کاربر خویش را به انرژی الکتریکی تبدیل کند.
به گزارش عاشق وب به نقل از ایسنا و به نقل از فیز، “اثر برق مالشی” یا “اثر تریبوالکتریک”(Triboelectric effect)، پدیده ای است که در آن، هنگامی که مواد بعد از تماس با یکدیگر از هم دور می شوند، بار روی دو ماده غیرمشابه قرار می گیرد. “نانوژنراتورهای تریبوالکتریک”(TENGs) از این اثر برای تبدیل حرکت مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده می نمایند. فشرده بودن این نانو ژنراتورها به آنها امکان می دهد تا بعنوان دستگاههای پوشیدنی استفاده شوند که می توانند حرکت بدن را برای تأمین انرژی الکترونیکی مهار کنند. برای پوشیدنی کردن این فناوری، تاکید بر خصوصیت های پارچه مانند راحتی و ظرفیت حمل بار نانوژنراتورها قرار دارد. به صورت کلی، مواد تریبوالکتریک انتخاب شده برای نانوژنراتور باید ایمن، سازگار با بدن انسان یا زیست سازگار، انعطاف پذیر و قابل تنفس باشند و در عین حال بتوانند عملکرد خروجی الکتریکی را حفظ کنند.
در بین خیلی از مواد در نظر گرفته شده برای نانوژنراتورهای تریبوالکتریک، الیاف الکتروریسی شده می توانند یک گزینه امیدوارکننده باشند چونکه سبک، قوی و دارای خواص الکتریکی مطلوب هستند. الکتروریسی، روشی است که در آن، محلول های پلیمر با استفاده از بار الکتریکی به داخل الیاف کشیده می شوند. تلاش در افزودن فلزات به الیاف الکتروریسی شده برای بهبود ظرفیت الکترواستاتیک و قابلیت های به دام انداختن بار، ادامه دارد. این تلاش ها به سازش میان راحتی و عملکرد خروجی مواد انجامیده است.
پژوهشگران “دانشگاه فوکویی”(University of Fukui) ژاپن و “دانشگاه نانجینگ”(Nanjing University) چین، لایه ای از نانوژنراتورهای تریبوالکتریک را ابداع نموده اند که به آسانی میتوان آنرا با پارچه های معمولی ادغام کرد.
دکتر “هیرواکی ساکاموتو”(Hiroaki Sakamoto)، از پژوهشگران این پروژه اظهار داشت: هدف ما از این پژوهش، عرضه دیدگاه جدیدی نسبت به دستگاههای پوشیدنی جذب انرژی و پارچه های هوشمند است.
این فناوری معروف به “AF-TENG”، یک غشای تریبوالکتریک متشکل از دو لایه الیاف الکتروریسی شده را شامل می شود. یکی از لایه ها، از موادی معروف به “پلی وینیلیدین فلوراید”(PVDF) و دیگری از نوعی نایلون ساخته شده است. نانوسیم های نقره، این لایه ها را می پوشانند. همینطور پژوهشگران، لایه ای از الیاف الکتروریسی شده پلی استایرن را بین نانوسیم های نقره و غشای تریبوالکتریک اضافه کردند.
حرکت مکانیکی بدن هنگام راه رفتن یا دویدن سبب می شود که لایه های تریبوالکتریک آبستن شوند. بدین ترتیب، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود که میتوان از آن برای تأمین انرژی دستگاههای الکترونیکی بهره برد.

معمولاً تجمع بار روی سطح تریبوالکتریک، به تدریج از بین می رود و چگالی بار سطح و عملکرد خروجی نانوژنراتور را می کاهد. با این حال، غشای پلی استایرن اضافه شده در این پروژه، توانست بار را جمع آوری و محبوس کند و چگالی بار سطح AF-TENG را حفظ کند.
ساکاموتو افزود: این دستگاه تولید برق، از انعطاف پذیری و تنفس پذیری برخوردار می باشد چونکه همه اجزای آن از مواد فیبر تشکیل شده اند. این دستگاه، ظرفیت بالایی در برداشت الکتریسیته ساکن از لباس های ما نشان داده است.
باآنکه نانوژنراتورهای تریبوالکتریک هم اکنون به دستگاههای کم مصرف مانند LED و ماشین حساب محدود هستند اما بهبود قابلیت پوشیدن و عملکرد خروجی آنها، گامی به سمت بهبود فناوری های پوشیدنی آینده است.
این پژوهش، در مجله “Nano Energy” به چاپ رسید.