پژوهشگران نانوژنراتور تریبوالکتریک ساختند که می‌تواند حرکت بدن انسان نظیر خم شدن آرنج و حتی تنفس را به جریان الکتریکی تبدیل کند.
تولید برق از تنفس انسان/ منبعی برای تامین انرژی ادوات الکترونیکی همراه
به‌تازگی سامانه‌ای انعطاف‌پذیر توسط محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا ارائه شده‌است که می‌تواند حرکت بدن انسان نظیر تنفس او را به انرژی الکتریکی تبدیل کند. این ابزار برای تامین انرژی مورد نیاز ادوات پایش سلامت پوشیدنی قابل استفاده است.
نتایج یافته‌های این تیم تحقیقاتی که با همکاری محققانی از دانشگاه مینجیانگ و دانشگاه نانجینگ در چین، انجام شده، در نشریه Nano Energy به چاپ رسیده است.
به گفته چنگ، نسخه‌های فعلی باتری‌ها و ابرخازنها که انرژی دستگاه‌های تشخیصی و بهداشتی پوشیدنی را تأمین می‌کنند، نقص‌های زیادی دارند، از جمله این محدودیت‌ها می‌توان به دانسیته انرژی کم و قابلیت کشش محدود این ادوات اشاره کرد.
چنگ با اشاره به اینکه این گروه تحقیقاتی و همکاران آن‌ها تمرکز خود را برای ساخت حسگرها در دستگاه‌های پوشیدنی قرار داده‌اند، می‌گوید: «این دستاورد کاملاً متفاوت از چیزهایی است که پیش از این به‌دست آورده‌ایم. در حالی که ما روی توسعه حسگرهای گازی و دیگر دستگاه‌های پوشیدنی کار می‌کنیم، همیشه باید این دستگاه‌ها را به یک باتری متصل کنیم. با استفاده از ابرخازنها می‌توان حسگر خود را بدون نیاز به باتری تغذیه کرد.»
یکی از جایگزین‌های باتری‌ها و میکروابر‌خازن‌ها، دستگاه‌های ذخیره انرژی هستند که می‌توانند جایگزین باتری‌های لیتیوم یون در دستگاه‌های پوشیدنی شوند تا مکمل این باتری‌ها باشند. میکروابرخازن‌های ابعاد کوچکی داشته، دانسیته توان بالایی ایجاد کرده و قابلیت شارژ و تخلیه سریع دارند. با این حال به گفته چنگ، هنگامی که برای دستگاه‌های پوشیدنی به‌‌کار گرفته می‌شوند، ابر خازن‌های معمولی از هندسه ساختاری شبیه ساندویچ برخوردار هستند که موجب کاهش انعطاف‌پذیری و پیچیدگی فرآیند می‌شوند.
این باعث شد که چنگ و همکارانش روی ابزار جدیدی کار کنند تا جایگزین مناسب برای این فناوری را ارائه کنند. آن‌ها دریافتند که آرایش سلول‌های میکرو ابرخازن در یک طرح مارپیچی و پل جزیرها موجب می‌شود که پیکربندی میکرو ابرخازن به‌گونه‌ای تغییر کند که قابل کشیده شدن در پل‌ها شود و در عین حال، تغییر شکل ناخواسته میکروخازن‌ها در قسمت جزایر کم شود. با این آرایش، محققان ساختاری ارائه کردند که از آن به‌عنوان «آرایه‌های میکرابرخازن» یاد می‌شود.
چنگ می‌گوید: «با استفاده از طرح پل جزیره، زمانی که سلول‌ها به هم متصل می‌شوند، آرایه‌های میکرو ابرخازن قابلیت انعطاف‌پذیری بیشتری را تجربه می‌کنند و این اجازه را به سیستم می‌دهد تا ۱۰۰ درصد قابل برگشت‌پذیری داشته باشد.»
محققان با استفاده از ورقه‌های نازک روی/فسفر و فوم گرافنی سه بعدی طرح پل جزیره‌ای سلول‌ها را تولید و همچنین این سیستم را با یک نانوژنراتور تریبوالکتریک ادغام کردند.
چنگ می‌گوید: «وقتی این ماژول شارژ بی‌سیم مبتنی بر نانوژنراتور تریبوالکتریک را داشته باشیم، می‌توانیم انرژی را براساس حرکت بدن مانند خم شدن آرنج یا نفس کشیدن و صحبت کردن تولید کنیم. می‌توانیم از این حرکات روزمره انسان برای شارژ کردن خازن‌های کوچک استفاده کنیم.»
