چادری که از خم و کشش پارچه برق تولید میکند
محققان نمونهای از چادر طراحی کردهاند که هنگام وزش باد، جابجایی افراد یا ضربه زدن به پارچه، انرژی الکتریکی تولید میکند. ایده بر پایه خاصیتی موسوم به مگنتوالاستیسیته است که حرکت مکانیکی را به تغییر در شار مغناطیسی و در نهایت ولتاژ تبدیل میکند.
مگنتوالاستیسیته چیست؟
مگنتوالاستیسیته پاسخ مغناطیسی به تنش مکانیکی است که در قرن نوزدهم شناخته شد و به تغییر میدان مغناطیسی در اثر تغییر شکل ماده مربوط میشود. برای آشنایی فنی بیشتر میتوانید به صفحه شرح فنی در ویکیپدیا مراجعه کنید: شرح فنی در ویکیپدیا.
نحوه کار
طراحی تیم تحقیقاتی متشکل از لایههای منسوج هوشمند است که حرکتهای روزمره داخل و اطراف چادر را برداشت میکند. نکات کلیدی طراحی:
- کف چادر: روبانهای مگنتوالاستیک روی کف قرار گرفتهاند که هنگام گامزدن یا نشستن، حالت مغناطیسی آنها تغییر میکند و سیگنال تولید میشود.
- سقف چادر: ساختاری لایهای از الیاف هادی و فیلم مگنتوالاستیک که با خم و راست شدن پارچه، القای الکتریکی ایجاد میکند.
- تغییرات مغناطیسی در ماده از طریق مدارهای القایی به جریان یا شارژ خازن تبدیل میشود؛ فرایندی مشابه برداشت انرژی (برداشت انرژی) که در حوزه انرژی بازیافتپذیر شناخته شده است: برداشت انرژی — ویکیپدیا.
در گزارش منتشرشده در نشریه Matter آمده ضربه زدن با دست به نمونهای کوچک از پارچه توانست یک خازن 0.22 میکروفاراد (μF) را ظرف 1.5 ثانیه تا حدود 5.8 ولت شارژ کند. این نشان میدهد بخشهای کوچک پارچه برای تأمین گرههای حسگر کممصرف یا روشنکردن LEDها کاربردی هستند.
مزایا نسبت به راهحلهای مرسوم
- بدون نیاز به نور مستقیم: برخلاف پنل خورشیدی، باد و حرکت پارچه کافی است.
- کاهش وابستگی به سوخت و ژنراتور: پیچیدگی و نیاز به پکهای باتری بزرگ را کاهش میدهد.
- تولید پیوسته در شرایط سایه یا شب تا وقتی پارچه منعطف باشد.
محدوده کاربرد و محدودیتها
این فناوری مناسب دستگاههای کممصرف طراحی شده است. کاربردها و محدودیتهای اصلی عبارتاند از:
- قابلاستفاده برای: مدارهای سنسور کممصرف، LEDها، شارژ قطرهای تلفن همراه و دیگر تجهیزات با مصرف پایین.
- نامناسب برای: دستگاههای با مصرف بالا مانند ابزار صنعتی یا گرمادههای بزرگ؛ فعلاً جایگزین شبکه برق یا باتریهای با ظرفیت بالا نیست.
چالشهای پیشروی تجاریسازی
برای کاربرد در میدان واقعی، چند سؤال کلیدی باید پاسخ داده شوند:
- در شرایط واقعی اردوگاه یا پناهگاه چقدر انرژی قابل تولید است و این مقدار در طول زمان چگونه تغییر میکند؟
- دوام ماده در برابر تا شدن مکرر، باران، تابش آفتاب و ساییدگی چقدر است و عمر مفید آن چگونه برآورد میشود؟
- هزینه تولید انبوه لایههای مگنتوالاستیک تا چه حد مقرونبهصرفه خواهد بود؟
پتانسیل کاربردی
چادرهای مجهز به این فناوری میتوانند در محلهای بحران، اردوگاههای امدادی و جوامعی با دسترسی محدود به برق مفید باشند. ترکیب این سیستم با پنلهای خورشیدی یا باتریهای کوچک میتواند راهکار هیبریدی پایداری فراهم کند که وابستگی به سوخت و شبکه را کاهش دهد.
گامهای بعدی و چشمانداز
نمونه اولیه اثباتپذیری عملکرد را نشان میدهد. مرحله بعد شامل آزمایش میدانی، بهینهسازی مواد برای دوام بیشتر و تحلیل اقتصادی تولید انبوه است. در صورت موفقیت این مراحل، پناهگاههای قابل حمل آینده میتوانند علاوه بر محافظت، منبعی پیوسته و کمحجم برای تأمین برق تجهیزات حیاتی باشند.
