يك تلفن همراه خودتغذيه را در نظر بگيريد كه هرگز نياز به شارژ شدن ندارد چرا كه امواج صوتي توليد شده توسط كاربر را تبديل به انرژي مورد نياز براي ادامه ي كار خود مي كند. اين امر كه مرهون كار اخير تاهير كاگين، استاد بخش مهندسي شيمي Artie McFerrin دانشگاه Texas A&M، مي باشد چندان هم كه به نظر مي رسد دور از دسترس نيست.

به گزارش خبرگزاري برق، الكترونيك و كامپيوتر ايران (الكترونيوز)، كاگين كه تحقيق او بر روي نانوفن آوري تمركز دارد، با استفاده از موادي كه معروف به "فيزوالكتريك" مي باشند، كشف مهمي در حوزه ي مهار انرژي انجام داده است - حوزه اي كه قصد دارد دستگاه هاي خودتغذيه اي را توسعه دهد كه نيازي به منابع تغذيه قابل جاسازي مجدد، مانند باتري ها، ندارند.

به طور مشخص، كاگين و همكارانش از دانشگاه هوستون به اين كشف دست يافتند كه نوع خاصي از مواد فيزوالكتريك مي توانند انرژي را با 100 درصد افزايش تبديل كنند به اين شرط كه در ابعاد بسيار كوچكي - در اين مورد، حدود 21 نانومتر ضخامت - ساخته شوند. مطلب ديگر اين كه، وقتي در ابعاد بزرگ تر يا كوچك تر از اين ابعاد معين ساخته مي شوند، كاهش قابل توجهي در ظرفيت تبديل انرژي خود نشان مي دهند.

يافته هاي وي كه با جزئيات كامل در مقاله ي منتشر شده در "Physical Review B"، مجله ي علمي انجمن فيزيك امريكا، در همين پايير آمده است، بالقوه مي تواند اثرات عميقي در دستگاه هاي الكترونيكي توان پايين مانند تلفن هاي همراه، رايانه هاي قابل حمل، ارتباطگرهاي شخصي و ديگر دستگاه هاي مرتبط رايانه اي داشته باشد كه توسط هر فردي از مصرف كننده ي معمولي گرفته تا ماموران اجراي قانون و حتي سربازان حاضر در ميدان جنگ مورد استفاده قرار گيرد.

اگرچه موضوع مورد مطالعه ي كاگين در مقياس كوچك است، تاثيرش مي تواند بزرگ باشد. كشف وي منجر به پيشرفت در حوزه اي از مطالعات خواهد شد كه به علت تقاضاي زياد مصرف كنندگان براي دستگاه هاي قابل حمل فشرده و بي سيم با طول عمر زياد، بيش از پيش رواج خواهد يافت.

طول عمر باتري همچنان يكي از دغدغه هاي اصلي براي پخش كننده هاي ام پي تري و تلفن هاي همراه مي باشد. اما گذشته از راحتي مصرف كنندگان، دستگاه هاي خودتغذيه از اصلي ترين مسائل مورد علاقه ي برخي از آژانس هاي فدرال مي باشند. آژانس پروژه هاي تحقيقاتي پيشرفته دفاعي امريكا، در حال بررسي روش هايي براي سربازان ميدان جنگ مي باشد تا توان لازم براي تجهيزات قابل حمل آن ها را از طريق انرژي مهار شده از پياده روي به سادگي توليد كنند. و حسگرهايي مانند آن چه براي آشكارسازي مواد منفجره استفاده مي شود، مي توانند از فن آوري خودتغذيه تا حد زيادي سود ببرند كه اين امر نياز به آزمايش و جايگزيني باتري ها را كاهش مي دهد.

كاگين گفت: "حتي آشفتگي هاي ايجاد شده در شكل امواج صوتي مانند امواج فشار در گازها، مايعات و جامدات نيز به منظور تغذيه ي دستگاه هاي نانو و ميكرو آينده قابل مهار مي باشند اگر اين مواد به طور مناسب و با اين هدف، پردازش و ساخته شوند."

به گفته ي كاگين، كليد اين فن آوري، فيزوالكتريك ها مي باشند. ريشه ي اين اصطلاح، كلمه ي يوناني "پيزين" به معناي فشار مي باشد. فيزوالكتريك ها موادي هستند (معمولا كريستال يا سراميك) كه به هنگام اعمال شكلي از فشار مكانيكي، ولتاژ توليد مي كنند. به عكس، به هنگام اعمال يك ميدان الكتريكي به آن ها، تغييري در ويژگي هاي فيزيكي آن ها ايجاد مي شود.

فيزوالكتريك مفهوم چندان جديدي نيست و توسط دانشمندان فرانسوي در دهه ي 1880 كشف شد. براي اولين بار در جنگ جهاني اول در دستگاه هاي سونار مورد استفاده قرار گرفتند. امروزه اين مواد در ميكروفن ها و ساعت هاي كوارتز يافت مي شوند. فندك هاي موجود در خودروها نيز داراي فيزوالكتريك مي باشند. فشار دادن دكمه ي فندك به سمت پايين، روي يك كريستال فيزوالكتريك اثر مي گذارد كه اين امر به نوبه ي خود، ولتاژ كافي براي ايجاد يك جرقه و آتش گرفتن گاز را تامين مي نمايد.

در مقياس بزرگ تر، برخي از باشگاه هاي شبانه در اروپا داراي كف هاي رقص ساخته شده با فيزوالكتريك مي باشند كه انرژي ناشي از فشار پاها را جذب و تبديل مي كند تا به تغذيه ي چراغ هاي باشگاه كمك نمايد. همچنين طبق گزارشات، يك سالن ورزشي در هنگ كنگ از اين فن آوري براي تبديل انرژي تمرين كنندگان جهت كمك به تغذيه ي لامپ ها و موسيقي آن جا بهره مي برد.

به گفته ي كاگين، همچنان كه پيشرفت ها در اين كاربرد به راه خود ادامه مي دهند، كار فيزوالكتريك در مقياس نانو يك تلاش نسبتا جديد با جنبه هاي مختلف و پيچيده اي مي باشد كه بايد ملاحظات آن در نظر گرفته شود. وقتي چنان تغيير قابل توجهي در مقياس صورت مي گيرد، مواد به شكل متفاوتي واكنش نشان مي دهند.

كاگين، كه دريافت كننده ي جايزه ي معتبر Feynman در زمينه ي نانوفن آوري است، گفت: "وقتي مواد تا ابعاد نانومقياس پايين آورده مي شوند، ويژگي هايشان براي برخي از مشخصه هاي كارايي به شدت تغيير مي كند. مثال آن، مواد فيزوالكتريك مي باشند. ما نشان داده ايم كه وقتي شما به طول ويژه اي مي رويد - بين 20 تا 23 نانومتر - در واقع ظرفيت مهار انرژي را تا 100 درصد افزايش مي دهيد.

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |