دانشمندان راهی هوشمندانه برای تولید انرژی با کمک مهره‌های پلاستیکی کشف کردند!

پژوهشگران روشی نوین برای تولید انرژی با استفاده از مهره‌های پلاستیکی کوچک کشف کرده‌اند. زمانی که این مهره‌های پلاستیکی (beads) در کنار یکدیگر قرار گرفته و با هم تماس پیدا می‌کنند، میزان برق تولیدی آن‌ها بیش از حد عادی افزایش پیدا می‌کند. این فرایند که تریبوالکتریفیکاسیون (برق‌رسانی مالشی) نام دارد، مشابه الکتریسیته ساکنی است که هنگام مالیدن یک بادکنک به مو ایجاد می‌شود.

تیمی بین‌المللی از پژوهشگران از دانشکده مهندسی شیمی «دانشگاه وریج» بروکسل، «دانشگاه فنی ریگا»، «مؤسسه سلطنتی فناوری ملبورن» و مؤسسه MESA+ در «دانشگاه توئنته» دریافتند با این روش نوین می‌توان به کمک مهره‌های پلاستیکی انرژی تولید کرد.

نانوژنراتورهای تریبوالکتریکی (TENGs) از طریق اصطکاک بین مواد مختلف برق تولید می‌کنند. معمولاً این فرایند زمانی رخ می‌دهد که دو ماده‌ی متفاوت در جهت عکس یکدیگر حرکت کنند.

این پژوهش نشان می‌دهد که زمانی که سطحی متشکل از مهره‌های کوچک و فشرده با سطح دیگری که شامل همان مهره‌هاست تماس پیدا می‌کند، برخی از مهره‌ها بار مثبت می‌گیرند، درحالی‌که برخی دیگر دارای بار منفی می‌شوند.

هرچه این بارهای الکتریکی بهتر انتقال یابند، میزان تولید انرژی افزایش می‌یابد. آزمایش‌های انجام‌شده با انواع گوناگون مهره‌ها نشان می‌دهد که اندازه و جنس آن‌ها نقش مهمی در میزان تولید برق ایفا می‌کند.

مهره‌های بزرگ‌تر تمایل دارند بار منفی بگیرند، درحالی‌که مهره‌های کوچک‌تر بیشتر به دریافت بار مثبت گرایش دارند.

بیشترین تأثیرگذاری در مهره‌های ملامین - فرمالدهید (MF) مشاهده شد. این ماده خاصیت کشسانی پایینی دارد، به این معنا که انعطاف‌پذیری کمتری داشته و در نگه‌داری و انتقال بار الکتریکی عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.

افزون بر این، استفاده از مهره‌ها جایگزینی مقرون‌به‌صرفه برای فناوری‌های گران‌قیمتی است که معمولاً برای بهبود عملکرد نانوژنراتورهای تریبوالکتریکی (TENGs) به کار می‌روند.

تولید خشک این ذرات، با حذف نیاز به حلال‌، فرایند را پایدارتر نیز می‌کند. پیشرفت در زمینه تریبوالکتریفیکاسیون می‌تواند امکان استخراج انرژی بدون نیاز به باتری یا پریز برق را فراهم کند.

لباس‌های هوشمندی که با حرکت انرژی تولید می‌کنند یا دستگاه‌های کوچکی که بدون نیاز به شارژ، خودشان تأمین انرژی می‌کنند، در حال تبدیل‌شدن به یک واقعیت عملی هستند. فناوری‌های پوشیدنی و راهکارهای انرژی پایدار از این اصل بهره‌مند خواهند شد.

دکتر «ایگناس جیمیدار» از دانشگاه «VUB»  و نویسنده اصلی این مطالعه توضیح می‌دهد:

«پژوهش ما نشان می‌دهد که تغییرات کوچک در انتخاب مواد می‌تواند به بهبود چشمگیری در کارایی تولید انرژی منجر شود. این کشف، درهای جدیدی را برای استفاده از نانوژنراتورهای تریبوالکتریکی در زندگی روزمره باز می‌کند که به منابع انرژی سنتی وابستگی نخواهد داشت.»

با وجود نتایج امیدوارکننده، گام‌های بیشتری برای ادغام این فناوری در محصولات واقعی لازم است. بهبود کارایی و اتکاپذیری نقشی کلیدی در امکان‌پذیر ساختن کاربردهای گسترده این فناوری خواهد داشت. پژوهش‌های بیشتر در زمینه مواد و ساختارها به خلق فرصت‌های جدید برای تولید و استفاده از انرژی ادامه می‌دهند.