یک گوشی تلفن همراه خودنیروبخشی را تصور کنید که نیاز به شارژ کردن ندارد زیرا امواج ایجاد شده بهوسیلهی کاربر را به انرژی تبدیل میکند. این امر بواسطه کار اخیر محققان دانشکده مهندسی شیمی در تگزاس امکانپذیر است. این محققان در کار خود از مواد پیزوالکتریک نانوساختار استفاده کردهاند.
افزارههای خودنیرو بخش با کمک فناورینانو
یک گوشی تلفن همراه خودنیروبخشی را تصور کنید که نیاز به شارژ کردن ندارد زیرا
امواج ایجاد شده بهوسیلهی کاربر را به انرژی تبدیل میکند. این امر بواسطه کار
اخیر محققان دانشکده مهندسی شیمی در تگزاس امکانپذیر است. این محققان در کار خود
از مواد پیزوالکتریک نانوساختار استفاده کردهاند.
تاهیرکاگین، استاد دانشگاه تگزاس با بکارگیری مواد پیزوالکتریک نانوساختار به
کشف مهمی در زمینه جمعآوری انرژی رسیده است. هدف این زمینه تحقیقاتی توسعه
افزارههای خودنیروبخشی است که به منابع انرژی قابل شارژ از قبیل باتریها نیاز
نداشته باشند.
کاگین و همکارانش در دانشگاه هاستون متوجه شدهاند که یک نوع ماده پیزوالکتریک
وجود دارد که اگر در اندازه خیلی کوچک (در این حالت به ضخامت حدود ۲۱ نانومتر)
ساخته شود؛ میتواند صد درصد امواج صوتی را به انرژی تبدیل کند. کاگین گفت:
چیزی که مهم است این است که اگر این مواد بزرگتر یا کوچکتر از این اندازه ویژه
ساخته شوند، قدرت تبدیل- انرژی آنها شدیداً کاهش مییابد. یافتههای این
محققان به طور بالقوه میتوانند در افزارههای الکترونیکی کمتوان از قبیل
گوشیهای تلفنهمراه، لبتاپها و دیگر افزارههای الکترونیکی شخصی استفاده
شوند. بسیاری از این افزارههای دارای فناوری پیشرفته، شامل اجزایی در مقیاس
نانو هستند. اگرچه ماده نانومقیاس این محققان کوچک است، سطح تماسش میتواند
بسیار بزرگ باشد. نتایج این محققان منجر به پیشرفت حوزهای از الکترونیک میشود
که بواسطه تقاضای مشتریان برای افزارههای بیسیم و قابلحمل فشرده با طول عمر
زیاد، بهشدت در حال رشد است.
کاگین توضیح میدهد که نکته کلیدی این فناوری مواد پیزوالکتریک هستند. این مواد
هنگامی که تحت یک نوع تنش مکانیکی قرار گیرند، ولتاژ تولید میکنند. برعکس،
خواص فیزیکی آنها هنگامی که در معرض یک میدان الکتریکی قرار گیرند، تغییر
میکند.کاگین گفت: کار با مواد پیزوالکتریک در مقیاس نانو یک زمینه نسبتاً جدید
با جنبههای پیچیده و متفاوتِ قابل ملاحظهای است. او که برنده جایزۀ معتبر
فایمن در فناورینانو است، ادامه داد: هنگامی که ابعاد مواد تا مقیاس نانو کوچک
میشود، خواصشان برای بعضی از مشخصههای عملکردی به طور چشمگیری تغییر
میکند. ما نشان دادهایم که برای مواد پیزوالکتریک، موقعی که شما به مقیاس
طولی ویژهای (بین ۲۰ تا ۲۳ نانومتر) برسید؛ میتوانید واقعاً قدرت تبدیل را تا
صد در صد بهبود بدهید.
کاگین گفت: ما قانونهای اساسی طبیعت از قبیل فیزیک و شیمی را مطالعه میکنیم و
سعی میکنیم آنها را برای مواد مهندسی بهتر بهکارگیریم. سپس تلاش میکنیم که
این ساختارها را در مقیاس نانو طوری دستکاری کنیم که عملکرد آنها بهبود یابد.
این محققان نتایج خود را در مجله Physical Review B منتشر کردهاند.
