پژوهشگران نشان دادند که با ترکیبی از نشاسته و جوش شیرین میتوان نانوژنراتورهایی تولید کرد که قادر به تبدیل انرژی مکانیکی به الکتریکی باشند.
استفاده از نشاسته و جوش شیرین برای تولید برق با کمک فناوری نانو
دانشمندان از ترکیبی ساخته شده از مشتقات نشاسته و جوش شیرین برای کمک به تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی استفاده کردند. این راهبرد که توسط دانشمندان موسسه فناوری داگو جیونگبوک با همکاری محققانی از کره و هند توسعه داده شده، مقرون به صرفه و سازگار با زیست است و میتواند به شارژ ادوات الکترونیکی کم مصرف مانند ماشین حساب و ساعت کمک کند.
نتایج این پروژه در قالب مقالهای در مجله Advanced Functional Materials منتشر شده است.
هو جون کیم از محققان این پروژه میگوید: «نانو ژنراتورهای تریبوالکتریک انرژی مکانیکی را برداشت و آن را به یک جریان الکتریکی تبدیل میکنند. اما بسیاری از مواد استفاده شده در این دستگاهها بهعنوان یک خطر زیستی در نظر گرفته میشوند و برای کاربردهای پوشیدنی مناسب نیستند. نانوژنراتور تریبوالکتریک ما شامل سیکلودکسترین، یک ماده سبز است که بهطور گستردهای برای انتقال دارو در بدن انسان استفاده میشود.»
سیکلودکسترین یک ترکیب پلی ساکارید است که از نشاسته تولید میشود. دانشمندان از آن برای پیوند یونهای سدیم با یکدیگر در آنچه بهعنوان چارچوب فلزیآلی (MOF) شناخته میشود، استفاده کردند. MOFها مواد متخلخلی را تشکیل میدهند که بهطور گسترده در ذخیرهسازی گاز، کاتالیست و حسگری استفاده میشود.
محققان این پروژه، امواج فراصوت را به مخلوط سیکلودکسترین و بیکربنات سدیم در آب اعمال کردند. سپس اسید ترمیسیک اضافه کرده و دوباره امواج فراصوت را به این محلول اعمال کردند. این فرآیند در دمای اتاق اتفاق میافتد و منجر به تشکیل MOF ساخته شده از یونهای سدیم میشود که توسط پیوندهای سیکلودکسترین به هم متصل شدهاند.
این تیم با پوشاندن این چارچوبهای آلی فلزی روی الکترود مس، که بر پایه پلی اتیلن ترفتالات پلاستیکی (PET) قرار دارد، MOF را وارد یک نانوژنراتور کردند. روی لایه MOF، یک لایه تفلون قرار دارد که روی الکترود مسی دوم قرار گرفته و کل این ساختار به یک ورق PET نیز چسبیده است. دو طرف نانوژنراتور در پاسخ به حرکاتی مانند راه رفتن یا آهسته دویدن باز و بسته میشود. هر بار که MOF با تفلون تماس پیدا میکند، الکترونها مبادله میشوند و یک جریان الکتریکی تولید میشود. به این فرآیند اثر تریبوالکتریک گفته میشود.
این تیم تحقیقاتی دستگاه را به کفش، کوله پشتی، زانو و شکم متصل کردند. آنها دریافتند که این فناوری میتواند انرژی مکانیکی حاصل از راه رفتن، دویدن و خم شدن و حتی از برخی حرکات معمول یوگا را جذب کند. این دستگاه قادر به تامین انرژی ادوات کم مصرف مانند ساعت مچی دیجیتال، هیدومتر و ماشین حساب بود.
آنها همچنین در حال توسعه خازنهای فوقالعادهای هستند که میتوانند انرژی تولید شده از این نانوژنراتورها را ذخیره کنند.
