تصور کنید دستگاه های همراه خود مانند گوشی تلفن همراه یا دستبند هوشمند را تنها با راه رفتن و بدون نیاز به برق شهری شارژ کنید! مطمئناً چنین اتفاقی می تواند تحولی بزرگ در سبک طراحی و کارکرد دستگاه های همراه ایجاد کند. خبر خوش اینکه این فناوری به تازگی توسط گروهی از محققان دانشگاه چینی هنگ کنگ توسعه داده شده و این احتمال وجود دارد که در آینده ای نه چندان دور شاهد عمومی شدن آن باشیم. در ادامه با دیجی رو همراه باشید.
این گروه از محققان ایده فناوری خود را در مقاله ای که در Applied Physics Letters منتشر شده، توضیح داده اند. در این روش، دستگاه استخراج کننده انرژی به زانوی فرد متصل می شود و بدون ایجاد هیچ گونه زحمتی می تواند در حین پیاده روی 1.6 میکرووات برق تولید کند. با این حجم از انرژی می توان دستگاه های الکترونیکی کوچکی مانند تجهیزات ردیاب سلامتی و دستگاه های GPS را شارژ کرد.
نویسنده مقاله، آقای Wei-Hsin Liao، استاد بخش مهندسی مکانیک و اتوماسیون، در این باره گفته: “دستگاه های GPS که با استفاده از این روش شارژ می شوند، برای صخره نوردان و کوهنوردان بسیار جذاب و کاربردی خواهند بود.”
محققان با استفاده از یک ماده ویژه ماکرو فیبر هوشمند، قادر به تولید دستگاهی شده اند که می تواند از هر نوع لولا و حرکت خم و راست شدن، انرژی تولید کرده و مکانیزمی شبیه به چیزی که در یک موتور استفاده می شود، راه اندازی کند. محققان از این لحاظ به سراغ زانوی انسان رفته اند که این مفصل نسبت به دیگر مفاصل از دامنه حرکتی وسیع تری برخوردار بوده و قادر به تولید انرژی بیشتری خواهد بود.
لیائو می گوید: “این استخراج کننده ها می توانند انرژی را به طور مستقیم از تغییر حالات عمده استخراج کنند.”
به گفته لیائو با توجه به حرکات رفت و برگشتی پیوسته ماده مذکور که با هر بار خم شدن زانو ایجاد می شود، دستگاه خم شده و تولید برق می کند. این بدان معنی است که دستگاه استخراج کننده انرژی می تواند “انرژی بیومکانیکی را از طریق حرکت طبیعی زانوی انسان جذب کند”.
بد نیست بدانید که پیش از این هم ایده هایی برای تولید انرژی از حرکت انسان مطرح شده بود که البته در آن ها از ارتعاش ایجاد شده در دستگاه به واسطه حرکت فرد، برای تولید انرژی استفاده می شد که با مشکلاتی در زمینه میزان بهره وری همراه بودند.
لیائو گفته: “فرکانس راه رفتن انسان بسیار کند است و همین مسئله توانایی برداشت انرژی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد.” برای از میان برداشتن این محدودیت، گروه چینی در دستگاه خود از روش متفاوتی استفاده کرده اند و به نظر می رسد نتیجه نیز رضایت بخش بوده است.
نمونه اولیه ای که از دستگاه مذکور ساخته شده تنها 307 گرم وزن دارد و بر روی افرادی که با سرعت 2 تا 6.5 کیلومتر در ساعت حرکت می کردند، مورد آزمایش قرار گرفته است. محققان الگوهای تنفسی افراد تحت آزمایش را با دستگاه و بدون دستگاه اندازه گیری کردند و با مقایسه نتایج دریافتند که انرژی مورد نیاز برای راه رفتن هیچ تغییری نداشته است، به این معنی که دستگاه مذکور در واقع برای تولید انرژی هیچ کار اضافه ای به انسان تحمیل نمی کند.
محققان با اشاره به مزایای استفاده از دستگاه های تولید انرژی پوشیدنی قصد دارند به توسعه و بهینه سازی چنین ابزارهایی ادامه داده و در آینده ای نزدیک آن را به مرحله تجاری سازی برسانند.
به گفته لیائو: “استفاده از تجهیزات خود شارژ شونده می توانند کاربران را از شارژ روزانه دستگاه هایی مانند تلفن همراه خلاص کرده و مشکل طول عمر باتری چنین دستگاه هایی را حل کنند.” این تولید کننده انرژی می تواند راه را برای ساخت و توسعه دستگاه هایی که بتوانند به صورت خودکار و در حین حرکت کاربر شارژ شوند، باز کند.
