نموذج لسترة نجاة يضيء نداء SOS بطاقة مستخرجة من حركة الأمواج
يحول جهاز مرن من المعدن السائل الحركة إلى كهرباء بكثافة بلغت 140.2 ميكروواط لكل متر مربع، وشغل إشارة SOS في نموذج لسترة نجاة. وتدعم النتيجة مستشعرات قابلة للارتداء قليلة الاستهلاك، لكن المتانة والموثوقية الميدانية وقدرة تشغيل معدات النجدة العملية لم تثبت بعد.
حوّل جهاز مرن يعتمد على معدن سائل من الغاليوم حركة الجسم أو الأمواج إلى كهرباء، وشغّل إشارة ضوئية لطلب النجدة داخل نموذج لسترة نجاة، كما عمل مستشعرا للحركة من دون مصدر طاقة خارجي. وتثبت الدراسة المنشورة في Science Advances آلية جديدة للحصاد الطاقي، لكنها لا تقدم بعد بديلا جاهزا للبطاريات.
الخلاصة في 30 ثانية
ماذا حدث؟ صنع الباحثون حاصدا مرنا يولد الكهرباء عندما تغير الحركة مساحة تماس قطرات المعدن السائل مع الهواء والمحلول الناقل. لماذا يهم؟ أنتجت مصفوفة من 40 وحدة جهدا يقارب فولتَين وشغلت عرض SOS بحركة تحاكي الأمواج. ما الذي لم يثبت؟ القدرة ما تزال محدودة، وسترة النجاة نموذج مختبري، ولم تختبر المتانة الطويلة في البحر.
واجهة متحركة تولد التيار
يحتوي الجهاز على قطرات من معدن سائل قائم على الغاليوم داخل محلول ناقل للكهرباء. وعندما يميل الجهاز أو ينثني أو يهتز، تتغير مساحة تماس القطرات مع المحلول والهواء. ويقود هذا التغير تفاعلات كهروكيميائية غير متناظرة مرتبطة بتكون طبقة أكسيد على سطح المعدن وإزالتها.
يطلق الباحثون على التقنية اسم حاصد الطاقة الميكانيكية الكهروكيميائية بالمعدن السائل. ولا تعتمد البنية على تروس أو ملفات صلبة، بل تستفيد من سيولة المعدن وقدرة سطحه على التجدد بعد التشوه. كما يتغير الخرج الكهربائي بحسب نوع الحركة، ولذلك يستطيع العنصر نفسه توليد قدر صغير من الطاقة والعمل مستشعرا.
الرقم الأهم: بلغت أعلى كثافة قدرة 140.2 ميكروواط لكل متر مربع، بينما أنتجت مصفوفة من 40 وحدة جهدا يقارب فولتَين.
إشارة نجدة تعمل بحركة الأمواج
دمج الفريق المصفوفة في نموذج لسترة نجاة. وشحنت حركة تحاكي الأمواج النظام لتضيء شاشة LED تعرض إشارة SOS دوريا. كما عمل الجهاز في مياه البحر، لكن أداءه كان أعلى في الظروف المختبرية المضبوطة.
واستخدم الباحثون الإشارة الكهربائية أيضا لرصد الضغط والانحناء والالتواء والمشي والجري والسقوط ونبض المعصم. واستطاعت المصفوفات تحديد موضع الضغط على السطح. وقد تفيد هذه الوظائف في ملابس ذكية أو جلود روبوتية تحتاج إلى استشعار متقطع ولا يناسبها الشحن المتكرر.
تندرج الفكرة ضمن محاولات أوسع لتشغيل الأجهزة الصغيرة ونقل إشاراتها بوسائط غير تقليدية. وسبق أن غطت نيو تقنية شبكة منخفضة الاستهلاك استخدمت أنسجة الجسم للتنسيق بين أجهزة قابلة للارتداء وزرعات صغيرة. لكن النظام الجديد يستخلص الطاقة من الحركة، بدلا من تمرير الإشارة عبر الأنسجة.
الفولتية لا تعني طاقة وفيرة
يكفي جهد فولتَين لإضاءة مصابيح LED صغيرة، لكنه لا يصف وحده كمية الطاقة المتاحة للاستخدام. فكثافة القدرة المعلنة محدودة، والتجارب شغلت إضاءة واستشعارا متقطعين، ولم تثبت قدرة الجهاز على تشغيل جهاز لاسلكي أو منارة ملاحة أو معدات نجدة عالية الاستهلاك بصورة مستمرة.
قبل أن نبالغ في النتيجة
تثبت الاختبارات توليد الطاقة والاستشعار في المختبر، ولا تقدم منتجا معتمدا للسلامة البحرية. ولم تعرض الدراسة اختبارات طويلة للتعرض إلى الملح والأشعة فوق البنفسجية والانثناء المتكرر وتغير الحرارة والصدمات. كما لم تثبت أن التقنية تستطيع الاستغناء عن بطارية منارة النجدة الأساسية. ويضع الباحثون رفع القدرة والمتانة والموثوقية الواقعية ضمن الخطوات التالية.
ما الخطوة التالية؟
تتمثل المهمة الهندسية المباشرة في زيادة الخرج مع الحفاظ على المرونة، ثم اختبار التغليف والأداء خلال دورات تشغيل طويلة. وقد يجمع المنتج العملي لاحقا بين الحصاد الطاقي ووحدة تخزين صغيرة وبطارية احتياطية، بدلا من إلغاء البطارية بالكامل. لذا تمثل النتيجة مصدرا ناعما جديدا لأجهزة قليلة الاستهلاك، بينما تبقى سترة النجاة وسيلة توضيحية وليست منتجا نهائيا.
كيانات وموضوعات موثّقة
المصادر والمراجع4 مصادر
المراجع الخارجية المستخدمة لدعم المعلومات الواردة في هذا المقال.
نشر بواسطة
مكتب نيو تقنية – الطاقة
فريق تحريري مؤسسي تابع لنيو تقنية
