ابتكار تقنية لتحويل الضوضاء إلى كهرباء

راديو الشباب  

ابتكر علماء من معهد تكنولوجيا النانو والإلكترونيات وهندسة الأجهزة، مع الجامعة الفيدرالية الجنوبية (SFedU) في مدينة روستوف الروسية، مولدات كهرضغطية تحوي أنابيب نانوية كربونية مصنوعة من النيتروجين والتي تحوّل اهتزازات الضوضاء وحركات الإنسان والمحادثات إلى كهرباء.

وسوف تصبح الأجهزة المطورة بهذه الطريقة مصادر لطاقة مستقلة في الجوالات والساعات والسماعات وما إلى ذلك.

تمثل الأنابيب النانوية الكربونية بنية أسطوانية يصل قطرها إلى عشرات النانومترات وييلغ طولها عدة سنتيمترات، مصنوعة من أسطح مستوية مدلفنة من الجرافين.

لذلك استخدم العلماء الأنابيب النانوية مع إضافة النيتروجين وحوّلوا تشوهات واهتزازات الضوضاء الحضرية وحركات الناس ومحادثاتهم إلى طاقة كهربائية. وتسمى هذه العملية كذلك “الظاهرة الكهروضغطية”.

وقد تم وضع فكرة تطوير المولدات النانوية القائمة على تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية؛ باستخدام ظاهرة التأثير الكهروضغطي في الهياكل النانوية، عام 2006. ومنذ ذلك الحين استمر البحث عن المواد المناسبة لتحقيق تلك الفكرة.

ومن بين المواد ذات الخصائص الكهرضغطية: مواد هشة وسامة بسبب وجود الرصاص في تركيبها. أما خصائص المواد الأخرى فليست عالية بما يكفي لتحويل الطاقة بالفاعلية المطلوبة.

كذلك درس العلماء تأثير العوامل الهندسية والميكانيكية في المتغيرات الكهرضغطية. فاتضح أن النيتروجين في الأنابيب النانوية يزيد من شدة التيار المتولد. وأثبت الباحثون أيضًا أن القيم المنخفضة للنسبة بين طول وقطر الأنابيب، من 7 إلى 30، تسبب زيادة كفاءتها.

وأظهرت نتائج هذه الدراسة أن الأنابيب النانوية الكربونية التي خضعت للمعالجة بالنيتروجين هي مادة مرشحة ممتازة لتطوير مولدات نانوية عالية الأداء؛ لأنها تجمع بين الخصائص الميكانيكية والكهربائية الانضغاطية العالية،  وذلك يسمح لنا بالمضي قدمًا نحو التطبيق العملي لهذه الفكرة الابتكارية.

أخيرًا وفقًا لتقييمات الخبراء فإن الطاقة الكهربائية التي تم الحصول عليها باستخدام هذه الطريقة ستكون كافية لشحن الأجهزة.

يذكر أن نتائج هذه الدراسة تم نشرها في مجلة Low Power Electronics and Applications الصادرة عن معهد المنشورات الرقمية المتعددة (MDPI).