اختراق علمي.. تطوير أجهزة قابلة للارتداء تولد الطاقة بطريقة مبتكرة

طوَّر فريق بحثي، بقيادة جامعة كوينزلاند الأسترالية فيلماً رقيقاً ومرناً يمكنه توليد الطاقة باستخدام حرارة جسم الإنسان، في خطوة قد تُحدث ثورة في تكنولوجيا الأجهزة القابلة للارتداء. ويمكن أن تُستخدَم هذه التكنولوجيا أيضاً لتبريد الرقائق الإلكترونية، ما يساعد الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر على العمل بكفاءة أكبر، بحسب بيان الجامعة. وقال البروفيسور تشي جانج تشين، الذي قاد فريق البحث: "يمكن ارتداء الأجهزة الحرارية الكهربائية المرنة بشكل مريح على الجلد، حيث تقوم بتحويل الفرق في درجة الحرارة بين جسم الإنسان والهواء المحيط إلى كهرباء بشكل فاعل". تحديات الوصل للنطاق التجاري وتعيق العديد من التحديات هذه الأجهزة من الوصول إلى النطاق التجاري، ومنها المرونة المحدودة، والتصنيع المعقد، والتكاليف المرتفعة، والأداء غير الكافي، وتغلب فريق جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا على هذا من خلال استخدام نهج جديد يجمع بين الخصائص الحرارية الكهربائية لتيلوريد البزموت والفوائد البنيوية لقضبان التيلوريوم النانوية. ويعتبر تيلورايد البزموت مادة حرارية كهربائية معروفة، ولكن صلابتها المتأصلة حدت من استخدامها في التطبيقات المرنة، وحلَّ الباحثون هذه المشكلة بإضافة قضبان نانوية من التيلوريوم إلى المادة، وتعمل هذه القضبان النانوية كمواد رابطة، تملأ الفراغات بين صفائح تيلورايد البزموت وتشكل شبكة، فيزيد هذا الهيكل من قدرة الفيلم على تحويل الحرارة إلى كهرباء ويمنحه المرونة. تبريد الرقائق الإلكترونية وأجرى فريق البحث اختبارات لتقييم أداء الفيلم، حيث صنعوا مولداً صغير الحجم من ورقة بحجم A4 من الفيلم وزودوها بأقطاب عجينة فضية متصلة بمعدات قياس، وعند وضع الجهاز على الجلد، أنتج المولد 1.2 ميلي واط من الطاقة لكل سنتيمتر مربع مع فرق درجة حرارة 20 كلفن بين الجلد والهواء المحيط. وهذا المستوى من توليد الطاقة، يؤكد إمكانات هذه التكنولوجيا لتشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة القابلة للارتداء. كما أن آثار هذا البحث تمتد إلى ما هو أبعد من التكنولوجيا القابلة للارتداء، حيث أظهر الفريق قدرة الفيلم على تبريد الرقائق الإلكترونية، وهو جانب بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء الأمثل في الأجهزة الإلكترونية. ويشير الباحثون إلى وجود تطبيقات محتملة أخرى لهذه التقنية تشمل إدارة الحرارة الشخصية، إذ يمكن لحرارة الجسم أن تُستخدَم لتشغيل نظام تبريد، أو تدفئة، وتهوية مدمج في الأجهزة القابلة للارتداء.