قدرت در حرکت: فناوری جدید نخ ابریشمی لباس‌ها را به ژنراتورهای برق تبدیل می‌کند

پژوهشگران روشی برای تبدیل منسوجات به منابع قدرت کشف کرده‌اند. این به این معناست که روزی ممکن است سویشرت شما بتواند گوشی شما را شارژ کند یا سلامتتان را پایش کند، در حالی که شما در حرکت هستید.

دانشمندان دانشگاه فناوری چالمرز در سوئد این رویا را به واقعیت نزدیک‌تر کرده‌اند.

آن‌ها نخ ابریشمی خاصی با پوشش پلیمر رسانا توسعه داده‌اند. این نخ نوآورانه می‌تواند از گرمای بدن برای تولید برق استفاده کند.

این ماده انعطاف‌پذیر، سبک و غیرسمی آن را برای کاربردهای پوشیدنی ایده‌آل می‌سازد.

نخ ابریشمی با پلیمر رسانا

منسوجات ترموالکتریک برق را از اختلاف دما، مانند تفاوت دمای بدن و محیط، تولید می‌کنند. وقتی با حسگرها ترکیب شوند، این فناوری می‌تواند به طرق مختلف، از تأمین انرژی دستگاه‌های پوشیدنی تا پایش علایم حیاتی، به ما خدمت کند. جالب است که این فناوری کاملاً نیاز به باتری را حذف می‌کند.

نخ ابریشمی با پلیمر رسانا پوشش داده شده است، ماده پلاستیکی با ساختار شیمیایی منحصر به فرد که امکان رسانایی الکتریکی را فراهم می‌کند.

"پلیمرهایی که ما استفاده می‌کنیم، قابل خمیدگی، سبک و هم در حالت مایع و هم جامد ساده برای استفاده هستند. آن‌ها همچنین غیرسمی هستند،" ماریاویتوریا کراه غیرهو، نویسنده اصلی و دانشجوی دکترا در دانشگاه، گفت.

برای نشان دادن کاربرد عملی نخ جدید، محققان دو ژنراتور ترموالکتریک ساختند: یک دکمه و یک قطعه پارچه با نخ‌ها.

وقتی این دستگاه‌ها در معرض تفاوت دما قرار گرفتند، برق تولید کردند. مقدار ولتاژ تولید شده بسته به تفاوت دما و مقدار ماده رسانا متغیر بود.

هرچه افتراق دما بیشتر بود، پارچه قدرت بیشتری تولید می‌کرد.

پارچه بزرگ تقریباً 6 میلی‌ولت در اختلاف دمای 30 درجه تولید کرد. همراه با مبدل ولتاژ، می‌تواند به طور بالقوه دستگاه‌های قابل حمل را از طریق USB شارژ کند.

نخ قابل شستشو است

جالب است که نخ بیش از یک سال موثر باقی ماند و می‌تواند چندین شستشو را بدون از دست دادن رسانایی آن تحمل کند.

"پس از هفت بار شستشو، نخ دو سوم از خواص رسانایی خود حفظ کرد. این یک نتیجه بسیار خوب است، با این حال باید به طور قابل ملاحظه‌ای بهبود یابد تا تجاری جذاب شود،" کراه غیرهو گفت.

در حال حاضر، ساخت پارچه ترموالکتریک و دکمه‌ها در خارج از محیط آزمایشگاهی کارایی کمتری دارد. آن‌ها نیاز به کار دستی برای هر دو ایجاد مواد و دوختن دارند. به عنوان مثال، دوخت یک پارچه منفرد چهار روز زمان برد.

با این حال، محققان بر این باورند که نخ جدید دارای پتانسیل چشمگیری است و اتوماسیون فرآیند می‌تواند به تولید در مقیاس بزرگ منجر شود.

"ما اکنون نشان داده‌ایم که امکان تولید مواد آلی رسانا وجود دارد که می‌توانند به توابع و ویژگی‌هایی که این منسژات نیاز دارند، برسند،" کریستین مولر، محقق اصلی دانشگاه، در اطلاعیه مطبوعاتی گفت.

این گامی مهم به جلو است. فرصت‌های فوق‌العاده‌ای در منسوجات ترموالکتریک وجود دارد و این تحقیق می‌تواند برای جامعه سودمند باشد.

با تبدیل تفاوت‌های دما به انرژی الکتریکی، این منسژات می‌توانند طیف گسترده‌ای از دستگاه‌های پوشیدنی را به برق بیارایند، از ردیاب‌های تناسب اندام تا حسگرهای پزشکی.

حوزه منسوجات هوشمند در سال‌های اخیر شاهد پیشرفت‌های قابل توجهی بوده است. پیشرفت هیجان‌انگیز دیگری اخیراً از دانشگاه واترلو به دست آمده است، جایی که محققان یک پارچه هوشمند جدید معرفی کردند.

تیم از ترکیب مزین و پلیمرهای رسانا با تکنیک‌های نوآورانه منسوجات برای ایجاد پارچه ترموالکتریک قابل کشش استفاده کردند.

این نتایج در مجله علوم پیشرفته. منتشر شد.