أول شريط مطاطي حراري يحول حرارة الجسم إلى كهرباء
نجح فريق من الباحثين في الصين بابتكار شريط مطاطي فريد من نوعه قادر على تحويل حرارة الجسم إلى كهرباء، هذه الخطوة يمكن أن تشكل ثورة في تصميم الأجهزة القابلة للارتداء مثل الساعات الذكية، بحيث تعمل بشكل مستقل دون الحاجة إلى بطاريات كبيرة أو شحن متكرر. أوضح الفريق أن المادة الجديدة تمتاز بخاصيتين غير مسبوقتين، هما المرونة العالية وكفاءة التحويل الحراري الكهربائي، حيث كانت جميع المواد الحرارية الكهربائية المعروفة حتى الآن إما صلبة جداً أو تفقد فعاليتها عند التمدد.
تعتمد هذه الابتكار على مبدأ الطاقة الحرارية الكهربائية، حيث يتم توليد الكهرباء من الفارق في درجات الحرارة بين الجسم والهواء المحيط، فدرجة حرارة الجسم تصل إلى نحو 37 مئوية في حين تتراوح حرارة الجو بين 20 و30 درجة، هذا الفرق حتى وإن كان بسيطًا يمكن أن يتحول إلى مصدر مستدام للطاقة، وفقاً لموقع “Interesting Engineering”.
عُرف لي تينغ، عالم المواد في جامعة بكين وأحد المشاركين في البحث، الابتكار بأنه “أول مفهوم للمطاط الحراري الكهربائي في العالم”، حيث تم العمل على إنتاج مادة مرنة وقابلة للتمدد والتلاصق بالجلد لتحقيق طاقة مستمرة طالما بقيت المادة سليمة.
تم تصميم المادة الجديدة من خلال مزج البوليمرات شبه الموصلة مع المطاط المرن، مما أسفر عن إنشاء شبكة من الألياف النانوية لتحسين مستوى التوصيل دون التأثير على الليونة. أثبتت المادة قدرتها على التمدد بنسبة تتجاوز 850% من طولها الأصلي، بالإضافة إلى استعادة أكثر من 90% من شكلها عندما تم تمديدها إلى 150%، مما يقترب من أداء المطاط الطبيعي.
لزيادة فعاليتها، أضيفت عوامل تنشيط خاصة، ما جعل أدائها الحراري الكهربائي عند درجة حرارة الغرفة مشابهاً لمواد غير عضوية تقليدية. يُعتبر هذا إنجازاً مهماً في مجال الإيلاستومرات من النوع n، وهي مواد قادرة على توصيل الإلكترونات مع الحفاظ على فعاليتها حتى تحت الضغط.
التطبيقات المحتملة لهذا الابتكار واسعة للغاية، فبجانب إمكانية شحن الأجهزة القابلة للارتداء، يمكن استخدام هذه المادة في الملابس الذكية لشحن الهواتف أو لتنظيم حرارة الجسم من خلال توزيع الطاقة بشكل فعّال، كما أن المجال الطبي سيستفيد بشكل كبير، إذ يمكن أن تزوّد الأجهزة الطبية مثل أجهزة مراقبة القلب بالطاقة مباشرة من حرارة الجسم، مما يلغي الحاجة إلى بطاريات ثقيلة. إن هذا التطور الجديد يفتح الأبواب أمام جيل من الأجهزة المستقلة التي تعتمد على حرارة الإنسان كمصدر طاقة دائم ومستدام.