هل تستخدم حرارة جسمك لتشغيل ساعة أو نظام تكييف هواء شخصي؟ انها ليست بعيدة المنال كما يبدو.
أصبحت الأجهزة التي تعمل بالطاقة الحرارية على بعد خطوة واحدة من الواقع بعد تحقيق اختراق في التصميم.
ربما لم تعتبر حرارة جسمك بمثابة طاقة متجددة يمكن استغلالها. ولكن نظرًا للحاجة المتزايدة للبطاريات في عالمنا المكهرب – والضغط على الموارد الكوكبية – فقد ظل الباحثون يختبرون هذا البديل لبعض الوقت.
لدينا جميعا القدرة على أن نكون الطاقة المستدامة اتضح أن هناك مصادر للإلكترونيات القابلة للارتداء. لا توجد سوى بعض المشكلات المتعلقة بجعل التكنولوجيا تجارية.
إحدى المشكلات هي جعل هذه الأجهزة القابلة للارتداء مرنة بدرجة كافية. الآن، قام الباحثون في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا (QUT) في أستراليا بمعالجة هذه المشكلة من خلال تطوير طبقة رقيقة جديدة ومرنة تجعلها مريحة وفعالة.
كيف تعمل الأجهزة الحرارية القابلة للارتداء؟
“يمكن ارتداء الأجهزة الحرارية المرنة بشكل مريح على الجلد حيث تعمل بشكل فعال على تحويل الفرق في درجة الحرارة بين جسم الإنسان والهواء المحيط إلى كهرباء” ، المؤلف الرئيسي لبحث جديد. يذاكر يشرح البروفيسور ويني تشين هذا الإنجاز.
“ومع ذلك، فإن التحديات مثل المرونة المحدودة والتصنيع المعقد والتكاليف المرتفعة والأداء غير الكافي أعاقت هذه الأجهزة من الوصول إلى النطاق التجاري.”
يتم تصنيع معظم النماذج الأولية الكهروحرارية باستخدام تيلوريد البزموت: وهو شبه موصل مناسب تمامًا لتحويل الحرارة إلى كهرباء للتطبيقات منخفضة الطاقة مثل معدل ضربات القلب أو درجة الحرارة أو أجهزة مراقبة الحركة.
أخذ الفريق القائم على جامعة كوينزلاند (QUT) الأمور خطوة أخرى إلى الأمام من خلال إدخال بلورات صغيرة تُعرف باسم “المجلدات النانوية”، والتي تشكل طبقة متسقة من صفائح تيلوريد البزموت.
يقول البروفيسور تشين: “لقد أنشأنا فيلمًا قابلاً للطباعة بحجم A4 يتمتع بأداء كهروحراري قياسي، ومرونة استثنائية، وقابلية للتوسعة، وتكلفة منخفضة، مما يجعله واحدًا من أفضل المواد الكهروحرارية المرنة المتاحة”.
تم استخدام “التوليف الحراري” للقيام بذلك: وهي تقنية تشكل بلورات نانوية في مذيب تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين.
تمت بعد ذلك طباعة الفيلم على الشاشة، مما يسمح بالإنتاج على نطاق واسع، قبل تسخينه إلى نقطة الانصهار القريبة لربط الجزيئات معًا.
من حرارة الجسم إلى تبريد الهاتف
ويتوقع تشين وفريق جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا وجود مجموعة واسعة من الإمكانيات لهذه التكنولوجيا.
وبالإضافة إلى تمهيد الطريق للأجهزة القابلة للارتداء، مثل الساعات الذكية، يمكن استخدامها أيضًا لتبريد الرقائق الإلكترونية، بحيث يتم تركيبها داخل المساحات الضيقة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر لمساعدتها على العمل بكفاءة أكبر.
“وتتراوح التطبيقات المحتملة الأخرى بين الإدارة الحرارية الشخصية – حيث يمكن لحرارة الجسم تشغيل أجهزة التدفئة والتهوية والتدفئة القابلة للارتداء تكييف يضيف تشين.
