نانوژنراتورها برای تغذیه.ی وسایل الکترونیکی کوچک به.قدر کافی بزرگ شده.اند

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: عددهای چشمک.زن روی نمایشگر کریستال مایع (LCD) معمولاً نشانه.ی این است که کلاک دستگاه نیاز به بازتنظیم دارد. اما، در آزمایشگاه ژونگ لین وانگ در جئورجیا تِک، عدد چشمک.زن روی LCD کوچکی نشانه.ی موفقیت تلاشی پنج ساله است، تلاشی برای تغذیه.ی دستگاه.های الکترونیکی رایج با ژنراتورهای نانومقیاسی که با به.کارگیری آرایه.ای از نانوسیم.های ریز انرژی مکانیکی را از محیط مهار می.کنند. به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از جئورجیا تک، در این مورد انرژی مکانیکی از راه فشردن نانوژنراتوری بین دو انگشت به.دست می.آید. اما، می.تواند از ضربان قلب، ضربه.ی کفش در هنگام پیاده.روی، خوردن قسمت.های مختلف پیراهن به هم و ایجاد صدا، یا نوسان ماشین سنگینی نیز به.دست آید. اگرچه این نانوژنراتورها هرگز مقدار برق زیادی برای کاربردهای رایج تولید نخواهند کرد، می.توانند برای تغذیه.ی قطعه.های نانومقیاس و میکرومقیاس، و حتی برای شارژ دستگاه.های تنظیم.کننده.ی ضربان قلب یا آی.پادها، به.کار روند.
نانوژنراتورهای وانگ متکی به اثر فیزوالکتریک هستند که در موادی بلوری مانند اکسید روی دیده می.شود. ساختار این مواد به گونه.ای است که وقتی خم یا فشرده می.شوند، پتانسیل بار الکتریکی ایجاد می.شود. با گرفتن این بارها از میلیون.ها سیم نانومقیاس اکسید روی و ترکیب آن.ها، وانگ و گروه تحقیقاتی.اش می.توانند ولتاژی برابر با 3 ولت و حداکثر 300 نانوآمپر تولید کنند.
وانگ، استاد دانشکده.ی علم مواد و مهندسی جئورجیا تک، گفت: «با ساده.سازی طرح خود، نیرومندتر کردن آن و یکپارچه.سازی نانوسیم.های بیشتر، با موفقیت خروجی نانوژنراتور خود را به اندازه.ی کافی افزایش دادیم تا قطعه.هایی مانند نمایشگرهای کریستال مایع تجاری، دیودهای گسیلنده.ی نور، و دیودهای لیزری را تغذیه کند. اگر ما بتوانیم همین سرعت بهبود را حفظ کنیم، به کاربردهایی واقعی در دستگاه.های مرتبط با سلامت، الکترونیک شخصی، یا نظارت محیطی دست خواهیم یافت.» او ادامه داد: «اینکه چگونه این دستگاه.ها را تغذیه کنیم، موضوعی حیاتی است.»
پیشرفت.های اخیر در نانوژنراتورها، شامل روش ساخت آسان.تر، مدتی پیش در نسخه.ی آنلاین مجله.ی Nano Letters منتشر شد.
نانوژنراتورهای اکسید رویِ اولیه آرایه.ای از نانوسیم.ها را به.کار می.بردند که روی ماده.ای صلب کشت داده شده بودند و سَر آن.ها با الکترودی فلزی قرار گرفته بود. نسخه.های بعدی هر دو سَر نانوسیم.ها را در پلیمر جاسازی کرده بودند و با پیچ.وخمی ساده توان تولید می.کردند. صرف.نظر از این پیکربندی، این قطعه.ها نیازمند کشت محتاطانه.ی آرایه.های نانوسیم و مونتاژ زحمت.باری بودند.
در این مقاله، وانگ و اعضای گروه او روش.های ساخت بسیار آسان.تری را گزارش داده.اند. ابتدا، آرایه.هایی از نوع جدیدی از نانوسیم را کشت داده.اند که شکلی مخروطی دارد. این سیم.ها از ماده.ی کشت.داده.شده.ی آن.ها بریده شده.اند و درون محلول الکل قرار داده شده.‎اند.
سپس، این محلولِ حاوی نانوسیم.ها روی الکترود فلزی نازک و صفحه.ای از لایه.ی پلیمری انعطاف.پذیر چکانده شد. پس از اینکه الکل خشک شد، لایه.ی دیگری ایجاد شد. چندین لایه.ی نانوسیم/پلیمر با به.کارگیری فرآیند خاصی نوعی از کامپیوزیت را تشکیل دادند که به اعتقاد وانگ، این فرآیند می.تواند به تولید صنعتی برسد.
این ساندویچ.های نانوسیمی، که حدود دو سانتی.متر در 1.5 سانتی.متر هستند، هنگامی که در معرض خمش قرار گرفتند، توانستند توان کافی برای راه.اندازی نمایشگر یک ماشین.حساب جیبی را تولید کنند.
به گفته.ی وانگ، هم.اکنون این نانوژنراتورها به نزدیکی نقطه.ای رسیده.اند که می.توانند جریان کافی را برای سیستمی خودتغذیه تولید کنند. به عنوان مثال، سیستمی که امکان نظارت بر محیط را برای شناسایی گازهای سمی و سپس ارسال هشدار مهیا می.سازد. این سیستم می.تواند شامل خازن.هایی برای ذخیره.ی بارهای الکتریکی کوچک باشد تا توان کافی برای ارسال داده.ها در دسترس قرار گیرد.
اگرچه خروجی نانوژنراتور کنونی همچنان پایین.تر از سطح مورد نیاز برای دستگاه.هایی مانند آی.پادها یا تنظیم.کننده.های ضربان قلب است، وانگ اعتقاد دارد که چنین سطح.هایی در عرض سه تا پنج سال آینده قابل.دسترسی خواهد بود. به گفته.ی او، نانوژنراتور کنونی تقریباً 100 برابر قدرتمندتر از نمونه.ای است که گروه او یک سال پیش توسعه داده بود.
در مقاله.ی مجزای دیگری که در ماه اکتبر در مجله.ی Nature Communications انتشار یافت، گروه وانگ روش جدیدی برای ساخت نانوسیم.های فیزوالکتریک از تیتانات زیرکُنات سرب (همچنین مشهور به PZT) ارائه دادند. این ماده پیش از آن

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 183]