دانشمندان از ساخت یک باتری با استفاده از الماس خبر دادهاند که میتواند دستگاهها را برای هزاران سال تأمین انرژی کند. این باتری با استفاده از ایزوتوپ رادیواکتیو کربن-14 درون یک الماس ساخته شده و قادر است برای مدت طولانیتری نسبت به باتریهای امروزی انرژی فراهم کند. این باتریها میتوانند در دستگاههای پزشکی و حتی در محیطهای سخت و دور از دسترس مانند فضا به کار روند. با دیجی رو همراه باشید.
عملکرد باتری الماسی
این باتری جالب و نوآورانه که توسط دانشمندان سازمان انرژی هستهای بریتانیا (UKAEA) و دانشگاه بریستول ساخته شده، با استفاده از تجزیه رادیواکتیو ایزوتوپ کربن-14 درون یک الماس انرژی تولید میکند. ایزوتوپها، گونههای مختلف یک عنصر شیمیایی هستند که تعداد پروتونها در هسته آنها یکسان است، اما تعداد نوترونها متفاوت است. برخی از ایزوتوپها پایدار هستند، در حالی که برخی دیگر رادیواکتیو هستند و در طول زمان تجزیه میشوند و تابش ساطع میکنند. کربن-14 یک ایزوتوپ رادیواکتیو کربن است که به دلیل تجزیه بتا، الکترونها را آزاد میکند.
فرآیند تجزیه رادیواکتیو کربن-14 به وسیله تأثیر بتاولتائیک به الکتریسیته تبدیل میشود. این فرآیند مشابه طریقه تبدیل نور به الکتریسیته در پنلهای خورشیدی است. به طور خاص، این باتریها میتوانند انرژی را از تجزیه رادیواکتیو کربن-14 در داخل الماس به برق تبدیل کنند. کربن-14 دارای نیمهعمر حدود 5730 سال است، که به این معنی است که این باتریها به طور نظری میتوانند هزاران سال دوام بیاورند، البته با کاهش تدریجی در روند تولید انرژی.
مزایای استفاده از باتریهای الماسی
هدف از این اختراع آن است که باتریهای ساخته شده از الماس بتوانند در دستگاههای پزشکی استفاده شوند که به انرژی طولانی مدت بدون نیاز به شارژ یا تعویض نیاز دارند، مانند کاشتهای چشمی، سمعکها و ضربانسازها. همچنین این باتریها میتوانند در فضاپیماها، ماهوارهها و حسگرهای دورافتادهای که فرآیند نگهداری دشواری دارند، استفاده شوند.
دکتر سارا کلارک، مدیر بخش چرخه سوخت تریتیوم در سازمان انرژی هستهای بریتانیا (UKAEA)، در بیانیهای گفته:
باتریهای الماسی یک راهکار ایمن و پایدار برای تأمین انرژی مداوم در سطح میکروواتی ارائه میدهند. این فناوری نوآورانه از الماس به عنوان محفظهای برای نگهداری ایمن مقادیر اندکی از کربن-14 بهره میبرد.
ایمنی و دوام باتریها
یکی از نکات کلیدی در مورد این باتریها، ایمنی آنها است. دکتر نیل فاکس از دانشکده شیمی دانشگاه بریستول در بیانیهای اظهار داشت:
کربن-14 به عنوان منبع ماده انتخاب شده است، زیرا تابش کوتاهبردی منتشر میکند که به سرعت توسط هر ماده جامدی جذب میشود. این تابش میتواند برای بدن انسان خطرناک باشد، اما وقتی در داخل الماس محصور شود، هیچ تابش کوتاهبردی نمیتواند از آن خارج شود.
وی افزود:
در حقیقت، الماس سختترین ماده شناخته شده برای انسان است، بنابراین هیچ چیزی نمیتوانست بیشتر از این در برابر تابش محافظت کند.
کاربردهای گسترده باتریهای الماسی
باتریهای الماسی به دلیل توانایی خود در تأمین انرژی به مدت طولانی بدون نیاز به شارژ مجدد، میتوانند در بسیاری از صنایع و تکنولوژیها کاربرد داشته باشند. به عنوان مثال، این باتریها میتوانند در فناوریهای فضایی، دستگاههای امنیتی و حتی ایمپلنتهای پزشکی استفاده شوند. دکتر تام اسکات، استاد مواد در دانشگاه بریستول، در بیانیهای گفت:
تکنولوژی میکروپاور ما میتواند از کاربردهای گستردهای در فناوریهای فضایی و دستگاههای امنیتی گرفته تا ایمپلنتهای پزشکی پشتیبانی کند. ما از این که میتوانیم همه این امکانات را در سالهای آینده مهیا کنیم، هیجانزده هستیم و با شرکای صنعتی و پژوهشی خود همکاری میکنیم.
چالشهای پیش رو و آینده باتریهای الماسی
در حالی که به نظر میرسد باتری الماسی یک دستاورد بزرگ در علم و فناوری باشد، اما این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد و برای به کارگیری گسترده در بازار نیاز به تحقیقات و توسعه بیشتری دارد. محققان در تلاشند تا این باتریها را بهگونهای طراحی کنند که کاربردهای عملی بیشتری پیدا کرده و بتوانند به طور کامل از پتانسیلهای خود بهرهبرداری کنند.
در نهایت، اگر این باتریها به طور تجاری در دسترس قرار گیرند، میتوانند انقلاب بزرگی در صنایع مختلف ایجاد کنند و به تأمین انرژی برای دستگاههای پزشکی و فضایی کمک کنند که در حال حاضر از مشکلات مربوط به تأمین انرژی طولانی مدت رنج میبرند. این باتریها نه تنها از نظر عمر طولانی خود برجسته هستند، بلکه به دلیل استفاده از الماس، از ایمنی بالایی نیز برخوردارند، که این امر آنها را به گزینهای جذاب برای کاربردهای حساس تبدیل میکند.
نتیجهگیری
باتریهای الماسی یک پیشرفت بزرگ در علم و فناوری هستند که میتوانند زمینهساز تغییرات چشمگیر در حوزههای مختلف از جمله پزشکی، فضایی و امنیتی شوند. این باتریها که با استفاده از ایزوتوپ رادیواکتیو کربن-14 در داخل الماس ساخته میشوند، قادر به تأمین انرژی به مدت هزاران سال هستند. ایمنی، دوام و کاربردهای وسیع این باتریها نویدبخش یک آینده روشن و پربار برای این فناوری نوآورانه است.
