پارچه هوشمندی که از حرکت کاربر برق تولید می‌کند

به گزارش همشهری آنلاین، ایسنا به نقل از فیز، "اثر برق مالشی" یا "اثر تریبوالکتریک"(Triboelectric effect)، پدیده‌ای است که در آن، هنگامی که مواد پس از تماس با یکدیگر از هم دور می‌شوند، بار روی دو ماده غیرمشابه قرار می‌گیرد. "نانوژنراتورهای تریبوالکتریک"(TENGs) از این اثر برای تبدیل حرکت مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده می‌کنند. فشرده بودن این نانو ژنراتورها به آنها امکان می‌دهد تا به عنوان دستگاه‌های پوشیدنی استفاده شوند که می‌توانند حرکت بدن را برای تامین انرژی الکترونیکی مهار کنند. برای پوشیدنی کردن این فناوری، تاکید بر ویژگی‌های پارچه مانند راحتی و ظرفیت حمل بار نانوژنراتورها قرار دارد. به طور کلی، مواد تریبوالکتریک انتخاب شده برای نانوژنراتور باید ایمن، سازگار با بدن انسان یا زیست سازگار، انعطاف‌پذیر و قابل تنفس باشند و در عین حال بتوانند عملکرد خروجی الکتریکی را حفظ کنند.

در میان بسیاری از مواد در نظر گرفته شده برای نانوژنراتورهای تریبوالکتریک، الیاف الکتروریسی شده می‌توانند یک گزینه امیدوارکننده باشند زیرا سبک، قوی و دارای خواص الکتریکی مطلوب هستند. الکتروریسی، روشی است که در آن، محلول‌های پلیمر با استفاده از بار الکتریکی به داخل الیاف کشیده می‌شوند. تلاش‌ در افزودن فلزات به الیاف الکتروریسی شده برای بهبود ظرفیت الکترواستاتیک و قابلیت‌های به دام انداختن بار، ادامه دارد. این تلاش‌ها به سازش میان راحتی و عملکرد خروجی مواد انجامیده است.

پژوهشگران "دانشگاه فوکویی" ژاپن و "دانشگاه نانجینگ"چین، لایه‌ای از نانوژنراتورهای تریبوالکتریک را ابداع کرده‌اند که به سادگی می‌توان آن را با پارچه‌های معمولی ادغام کرد.

پارچه هوشمندی که در گرما مانند کولر عمل می‌کند!

دکتر "هیرواکی ساکاموتو"، از پژوهشگران این پروژه گفت: هدف ما از این پژوهش‌، ارائه دیدگاه جدیدی نسبت به دستگاه‌های پوشیدنی جذب انرژی و پارچه‌های هوشمند است.

این فناوری موسوم به "AF-TENG"، یک غشای تریبوالکتریک متشکل از دو لایه الیاف الکتروریسی شده را شامل می‌شود. یکی از لایه‌ها، از موادی موسوم به "پلی وینیلیدین فلوراید"(PVDF) و دیگری از نوعی نایلون ساخته شده است. نانوسیم‌های نقره، این لایه‌ها را می‌پوشانند. همچنین پژوهشگران، لایه‌ای از الیاف الکتروریسی شده پلی‌استایرن را بین نانوسیم‌های نقره و غشای تریبوالکتریک اضافه کردند.

حرکت مکانیکی بدن هنگام راه رفتن یا دویدن باعث می‌شود که لایه‌های تریبوالکتریک باردار شوند. بدین ترتیب، انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود که می‌توان از آن برای تامین انرژی دستگاه‌های الکترونیکی استفاده کرد.

معمولا تجمع بار روی سطح تریبوالکتریک، به تدریج از بین می‌رود و چگالی بار سطح و عملکرد خروجی نانوژنراتور را کاهش می‌دهد. با وجود این، غشای پلی استایرن اضافه شده در این پروژه، توانست بار را جمع‌آوری و محبوس کند و چگالی بار سطح AF-TENG را حفظ کند.

ساکاموتو ادامه داد: این دستگاه تولید برق، از انعطاف‌پذیری و تنفس‌پذیری برخوردار است زیرا همه اجزای آن از مواد فیبر تشکیل شده‌اند. این دستگاه، ظرفیت بالایی در برداشت الکتریسیته ساکن از لباس‌های ما نشان می‌دهد.

اگرچه نانوژنراتورهای تریبوالکتریک در حال حاضر به دستگاه‌های کم مصرف مانند LED و ماشین حساب محدود هستند اما بهبود قابلیت پوشیدن و عملکرد خروجی آنها، گامی به سوی بهبود فناوری‌های پوشیدنی آینده است.

این پژوهش، در مجله "Nano Energy" به چاپ رسید.