فرارو-تصور کنید که بتوانید با استفاده از رطوبت هوای اطراف و اقلام موجود، مانند نمک دریا و یک تکه پارچه، برق تولید کنید، یا از یک باتری نازک کاغذ برای تامین انرژی وسایل الکترونیکی روزمره استفاده کنید.
لطفا فرار کنید تیمی از محققان طراحی و مهندسی از دانشگاه ملی سنگاپور اخیراً پارچه‌ای با قابلیت شارژ خودکار طراحی کرده‌اند که می‌تواند با استفاده از رطوبت موجود در هوا برق تولید کند. این باتری تنها 0.3 میلی متر ضخامت دارد و با استفاده از نمک دریا، جوهر کربن و ژل مخصوص جاذب آب قادر به تولید برق است.
درک دستگاه های MEG (تولید برق مبتنی بر رطوبت) به معنای توانایی مواد مختلف برای تولید برق از طریق تعامل با رطوبت موجود در هوا است. این دستگاه ها به دلیل استفاده در دنیای واقعی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند، از جمله دستگاه های الکترونیکی پوشیدنی مانند مانیتورهای سلامت، حسگرهای الکترونیکی بدن و دستگاه های ذخیره سازی اطلاعات.
یکی از چالش‌های واقعی فناوری‌های MEG فعلی، عملکرد الکتریکی نامطلوب آن‌ها هنگام قرار گرفتن در یک محیط مرطوب است. در چنین شرایطی برق تولید شده توسط دستگاه های MEG برای تامین انرژی دستگاه های الکتریکی معمولی کافی و پایدار نخواهد بود. برای غلبه بر این چالش‌ها، یک تیم تحقیقاتی به سرپرستی استادیار «تان سوئی چنگ» از دپارتمان علوم و مهندسی مواد، دستگاه جدید MEG را توسعه دادند. این دستگاه از لایه ای از پارچه نازک پوشیده شده با نانوذرات کربن ساخته شده است.
در این مطالعه، تیم از پارچه ساخته شده از خمیر چوب و پلی استر استفاده کردند. یک دستگاه مدرن تولید برق مبتنی بر رطوبت از تفاوت رطوبت پارچه پوشیده شده توسط کربن در مناطق مرطوب و خشک برای ایجاد جریان الکتریکی استفاده می کند. نمک دریا به عنوان جاذب رطوبت در مناطق مرطوب استفاده می شود. قسمت هایی از این پارچه که با نوعی هیدروژل رطوبت گیر پوشانده شده اند به مناطق مرطوب معروف هستند.
یک ژل مخصوص جاذب آب که با استفاده از نمک دریا ساخته شده است می تواند بیش از شش برابر وزن خود جذب آب کند. این ژل برای جذب رطوبت هوا استفاده می شود. در انتهای دیگر این پارچه، یک ناحیه خشک وجود دارد که حاوی یک لایه هیدروژل غیر رطوبت گیر است. دستگاه MEG با جداسازی یون های نمک دریا برق تولید می کند. قسمت مرطوب این دستگاه آب را جذب می کند و یون های آزاد با بار مثبت (کاتیون ها) توسط نانوذرات کربنی با بار منفی جذب می شوند. این تصادف باعث ایجاد تغییراتی در سطح پارچه و ایجاد میدان الکتریکی در سراسر آن می شود.
این تغییرات همچنین به پارچه اجازه می دهد تا برق را برای استفاده بعدی ذخیره کند. پروفسور Tan Sui Cheng می گوید: با وجود این ساختار منحصر به فرد، عملکرد الکتریکی دستگاه MEG در مقایسه با فناوری های قبلی MEG به طور قابل توجهی بهبود یافته است و در نتیجه، بسیاری از دستگاه های الکترونیکی رایج مانند مانیتورهای سلامت و دستگاه های الکترونیکی پوشیدنی را می توان تغذیه کرد. را فراهم می کند»
این دستگاه انعطاف پذیری بالایی از خود نشان داد و توانست در برابر پیچش، حرکت و خمش ناشی از فشار مقاومت کند. جالب است بدانید که انعطاف‌پذیری فوق‌العاده محققان با تا کردن پارچه به شکل جرثقیل اوریگامی (کاغذ) تأثیری بر عملکرد کلی این دستگاه نداشته است. دستگاه MEG را می توان به راحتی برای طیف وسیعی از کاربردهایش مقیاس و تجاری کرد.
منبع: techxplore
