گرمای بدن؛ منبع جدید برق

محققان با توسعه فناوری نوین ترموالکتریک انعطاف‌پذیر و کارآمد، راه را برای تبدیل گرمای بدن به الکتریسیته لازم برای دستگاه‌های قابل‌ حمل هموار کرده‌اند.

کد خبر: ۲۰۲۵۸۱۳

۲۷ آذر ۱۴۰۳

به گزارش اقتصاد آنلاین به نقل از ایمنا، استفاده فزاینده از وسایل الکترونیکی همراه و قابل حمل نیاز به باتری‌های بیشتری ایجاد کرده است که فشار زیادی را بر منابع طبیعی وارد می‌کند و نگرانی‌هایی را در مورد پایداری و تأثیرات زیست‌محیطی آنها ایجاد می‌کند. محققان مدت‌هاست به‌منظور پاسخ به این چالش، در تلاش برای توسعه فناوری‌های جایگزین هستند که بتوانند نیاز به باتری‌ها را کاهش دهند.

یکی از این راه‌حل‌ها، استفاده از گرمای بدن انسان به‌عنوان منبع انرژی تجدیدپذیر برای دستگاه‌های قابل حمل است. محققان با تحقیق و آزمایش مداوم در این زمینه، در حال پیشرفت و نزدیک شدن به تجاری‌سازی این فناوری هستند. این پیشرفت در طراحی، دستگاه‌های تغذیه‌شده با گرمای بدن را به واقعیت نزدیک‌تر می‌کند. بر اساس یافته‌های محققان، همه افراد پتانسیل منابع انرژی پایدار برای گجت‌های الکترونیکی قابل‌حمل را دارند، اگرچه مشکلات اولیه‌ای در تجاری‌سازی این فناوری وجود دارد. یکی از این مشکلات، انعطاف‌پذیر بودن کافی این دستگاه‌ها است که محققان دانشگاه فناوری کوئینزلند در استرالیا با توسعه یک فیلم بسیار نازک، انعطاف‌پذیر و جدید به آن پرداخته‌اند.

دستگاه‌های ترموالکتریک قابل‌حمل چگونه کار می‌کنند؟

دستگاه‌های ترموالکتریک انعطاف‌پذیر می‌توانند به راحتی روی پوست پوشیده شوند و اختلاف دمای بین بدن انسان و هوای اطراف را به الکتریسیته تبدیل کنند. بیشتر نمونه‌های اولیه ترموالکتریک با تلوریدبیسموت ساخته می‌شوند؛ یک نیمه‌رسانا که برای تبدیل گرما به برق در کاربردهای کم‌توان همچون پایش ضربان قلب، دما یا حرکت مناسب است.

تیم دانشگاه کوئینزلند کار را یک گام فراتر برده و به معرفی کریستال‌های کوچکی موسوم به «نانوبایندرها» پرداخته است. نانوبایندرها کریستال‌های کوچکی هستند که هنگام قرار گرفتن کنار یکدیگر، یک لایه یکنواخت از صفحات تلوریدبیسموت را ایجاد می‌کنند. این رویکرد جدید امکان ساخت یک فیلم قابل چاپ، انعطاف‌پذیر و با عملکرد ترموالکتریکی بی‌سابقه را در اختیار محققان قرار داد. این پیشرفت می‌تواند موانع پیشین در مسیر تجاری‌سازی دستگاه‌های ترموالکتریک قابل‌حمل را برطرف کند و راه را برای بهره‌برداری از گرمای بدن به‌عنوان یک منبع انرژی پایدار هموار سازد.

به گفته مدیر تحقیقاتی این تیم، یک فیلم قابل‌چاپ با اندازه A۴ با عملکرد ترموالکتریکی بی‌سابقه، انعطاف‌پذیری استثنایی، مقیاس‌پذیری و هزینه پایین ساخته شده است که یکی از بهترین ترموالکتریک‌های انعطاف‌پذیر موجود است. برای انجام این کار از «سنتز سولوترمال» استفاده شده است؛ تکنیکی که در آن نانوکریستال‌ها در یک حلال تحت دمای و فشار بالا تشکیل می‌شوند. سپس این فیلم با استفاده از چاپ صفحه‌ای که امکان تولید در مقیاس بزرگ را فراهم می‌کند، چاپ شده و سپس تا نزدیک نقطه ذوب گرم می‌شود تا ذرات به یکدیگر متصل شوند.

از گرمای بدن تا خنک کردن تلفن

تیم تحقیقاتی طیف گسترده‌ای از امکانات بالقوه را برای این فناوری پیش‌بینی می‌کند. الکتریسیته تولیدشده به این روش، علاوه‌بر هموار کردن مسیر تأمین انرژی برای دستگاه‌های قابل حمل همچون ساعت‌های هوشمند، همچنین می‌تواند برای خنک کردن تراشه‌های الکترونیکی نیز استفاده شود؛ فیلم‌های نازک در داخل فضاهای کوچک همچون گوشی‌های هوشمند و کامپیوترها قرار می‌گیرند تا به کارایی بهتر آن‌ها کمک کنند.

فراتر از کاربردهای قابل حمل همچون ساعت‌های هوشمند و گوشی‌های موبایل، این فناوری می‌تواند در «مدیریت دمای شخصی» نیز مورد استفاده قرار گیرد. به این ترتیب که گرمای بدن افراد به‌عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر برای تغذیه سیستم‌های گرمایشی و تهویه هوای قابل‌حمل و پوشیدنی استفاده می‌شود و افراد می‌توانند از گرمای طبیعی بدن برای تأمین نیازهای حرارتی خود استفاده کنند.