انقلاب پوشیدنی‌ها: دستگاهی که از حرکت لباس‌هامون برق تولید می‌کنه!

توسعه‌ی یه دستگاهِ جمع‌آوریِ انرژیِ پی‌یرو الکتریک توسط دانشگاه دی‌جی‌آی‌اس‌تی

دانشگاه DGIST (با ریاستِ کون وو لی) اعلام کرد که یه گروه به رهبریِ پروفسور جانگ کیونگ-این از دپارتمانِ مهندسی رباتیک و مکانیک، یه دستگاهِ جمع‌آوریِ انرژیِ پی‌یرو الکتریکِ سه بعدی و کِششی ساخته که می‌تونه با استفاده از حرکات بدن، برق تولید کنه. این دستگاه، جوری طراحی شده که بشه به عنوان یه جمع‌کننده‌ی انرژی بَردَنی استفاده‌ش کرد و می‌تونیم اون رو به پوست یا لباس‌ها وصل کنیم.

انواع جمع‌کننده‌های انرژی

جمع‌آورهای انرژی، به دو دسته تقسیم میشن. یه سریشون بر اساس اثرِ تریبو الکتریک کار می‌کنن و یه سری دیگه بر اساس اثرِ پی‌یرو الکتریک. دستگاهی که گروهِ پروفسور جانگ درست کرده، بر اساس اثرِ پی‌یرو الکتریک عمل می‌کنه و با استفاده از فعالیت‌های فیزیکی مثل کشش پوست یا حرکتِ مفاصل، برق تولید می‌کنه.

مشکلات موجود در جمع‌آوریِ انرژی

توی نوشته‌های علمی، مطالعاتِ زیادی در مورد جمع‌آورهای انرژیِ پی‌یرو الکتریک انجام شده، اما اغلب‌شون از موادِ پی‌یرو الکتریکِ آلی یا کامپوزیتی استفاده می‌کنن که بازدهِ انرژیِ کمی دارن. این موضوع باعث میشه که جمع کردنِ برقِ کافی از حرکاتِ بدن سخت بشه و استفاده ازشون به عنوان دستگاه‌های انرژیِ بَردَنی محدود بشه.

مزایای دستگاهِ جدید

دستگاهی که گروهِ پروفسور جانگ ساخته، بر پایه‌ی تیتاناتِ زیرکونیومِ سرب (PZT) هست که بازدهِ پی‌یرو الکتریکِ بالایی داره. این ویژگی باعث میشه که این دستگاه بتونه انرژیِ بیشتری رو از حرکاتِ بدن جمع کنه و به عنوان یه منبعِ انرژیِ کارآمد و قابل اعتماد توی دستگاه‌های بَردَنی استفاده بشه.

پیشرفت‌های تازه در فناوریِ برداشتِ انرژیِ پیزوالکتریک

سرامیکِ پیزو الکتریک PZT عملکردِ خیلی خوبی داره، اما به خاطرِ سفت و شکننده بودنش، استفاده ازش به عنوان یه دستگاهِ کششی سخت بود. با این حال، تیمِ پروفسور جانگ تونسته PZT رو به شکلِ یه ساختارِ سه‌بعدی طراحی کنه که نسبت به تغیرِ شکل حساس نیست و در عین حال، بازدهیِ انرژی و قابلیتِ کششِ بالایی رو تضمین می‌کنه.

اونا همچنین یه طراحیِ جدید برای الکترودهای خاص با انحنای مشخص ارائه دادن که الکترودها رو به بخش‌های مختلف تقسیم می‌کنه تا انرژیِ الکتریکیِ دستگاه با هم تداخل نداشته باشه. این نوآوری باعث شد بازدهیِ انرژی تا ۲۸۰ برابر بیشتر از دستگاه‌های برداشتِ انرژیِ پیزوالکتریکِ کششیِ معمولی بشه.

پروفسور جانگ در این مورد گفت: “ساختنِ این فناوریِ برداشتِ انرژیِ پیزوالکتریکِ کششی با بازدهیِ بالا، یه موفقیتِ بزرگه توی این تحقیق.” اون اضافه کرد: “ما امیدواریم این فناوری بعد از تجاری‌سازی، به کاراییِ عملیِ جمع‌کننده‌های انرژیِ بَردَنی منجر بشه.”

این تحقیق با حمایتِ برنامه‌ی تحقیقاتیِ STEAM و برنامه‌ی تحقیقاتیِ شخصیت‌سازیِ آیندۀ بنیاد ملی تحقیقاتِ کره و همینطور برنامه‌ی تحقیقاتیِ دیجیتالِ بیوِ نِیور انجام شده. نتایجِ این تحقیق توی ماهِ دسامبر توی مجله‌ی ACS NANO، که یه مجله‌ی معتبرِ جهانی در زمینه‌ی نانوساینس هست، منتشر شد.