სინგაპურის ეროვნული უნივერსიტეტის დიზაინისა და ინჟინერიის კოლეჯის მკვლევართა ჯგუფმა შეიმუშავა ულტრა თხელი მოწყობილობა, რომელიც გამოიმუშავებს ელექტროენერგიას ჰაერიდან ტენიანობის გამოყენებით (MEG). იგი დამზადებულია ქსოვილის თხელი ფენით, დაახლოებით 0,3 მმ სისქით, ზღვის მარილით, ნახშირბადის მელნით და სპეციალური წყლის შთამნთქმელი გელით. ეს ტექნოლოგიური მიღწევა გამოქვეყნდა სამეცნიერო ჟურნალის ბეჭდურ ვერსიაში გაფართოებული მასალები 26 წლის 2022 მაისი. ზღვის მარილის, როგორც ეკოლოგიურად სუფთა ტენიანობის შთამნთქმელს, ეს ქსოვილის მსგავსი „ბატარეა“ უზრუნველყოფს უფრო მაღალ ელექტრო გამომუშავებას, ვიდრე ჩვეულებრივი AA ბატარეა. მისი პოტენციურად გამოყენება შესაძლებელია ყოველდღიური ელექტრონიკის გასაძლიერებლად.

MEG მოწყობილობების კონცეფცია ემყარება სხვადასხვა მასალის უნარს, გამოიმუშაონ ელექტროენერგია ჰაერის ტენთან ურთიერთქმედებით. ეს სფერო საინტერესოა მისი პოტენციალის გამო, რომ გამოიყენოს სხვადასხვა მოწყობილობების, მათ შორის პერსონალური ელექტრონიკის, კანის ელექტრონული სენსორების და ინფორმაციის შესანახი მოწყობილობების კვებისათვის.

თანამედროვე MEG ტექნოლოგიების ძირითადი პრობლემებია მოწყობილობის წყლის გაჯერება გარემოს ტენიანობის და არადამაკმაყოფილებელი ელექტრული მახასიათებლების გავლენის ქვეშ. ანუ, ასეთი მოწყობილობების მიერ წარმოებული ელექტრო ენერგია არ არის მდგრადი და არც საკმარისია მოწყობილობების კვებისათვის.

ამ გამოწვევების დასაძლევად მკვლევარმა ჯგუფმა ასოცირებული პროფესორი ტან სვი ჩინგის ხელმძღვანელობით CDE-ს მასალების მეცნიერებისა და ინჟინერიის დეპარტამენტიდან შეიმუშავა ახალი MEG მოწყობილობა, რომელიც შეიცავს ორ რეგიონს სხვადასხვა თვისებებით. NUS გუნდის MEG მოწყობილობა შედგება ქსოვილის თხელი ფენისგან, რომელიც დაფარულია ნახშირბადის ნანონაწილაკებით. კვლევისას ჯგუფმა გამოიყენა კომერციულად ხელმისაწვდომი ხის რბილობი და პოლიესტერის ქსოვილი.

ქსოვილის "სველი" ადგილი დაფარულია ჰიგიროსკოპიული იონური ჰიდროგელით. ზღვის მარილის გამოყენების წყალობით, წყლის შთამნთქმელ სპეციალურ გელს შეუძლია ექვსჯერ აღიქვას ტენის საწყისი წონა. სწორედ ის არის პასუხისმგებელი ჰაერიდან ტენიანობის შეგროვებაზე. მოპირდაპირე ქსოვილის "მშრალი" ადგილი არ შეიცავს ჰიგიროსკოპულ ფენას. ეს აუცილებელია ისე, რომ წყლის შეწოვა შემოიფარგლება მხოლოდ "სველი" ზონით.

ენერგია წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ზღვის მარილის იონები გამოყოფილია წყლის შთანთქმის გზით "სველ" რეგიონში. თავისუფალი იონები დადებითი მუხტით (კათიონები) შეიწოვება ნახშირბადის ნანონაწილაკებით, რომლებსაც აქვთ უარყოფითი მუხტი. ეს იწვევს ცვლილებებს ქსოვილის ზედაპირზე, ქმნის მასზე ელექტრულ ველს. ეს ცვლილებები ასევე საშუალებას აძლევს ქსოვილს შეინახოს ენერგია შემდგომი გამოყენებისთვის.

ქსოვილზე "სველი" და "მშრალი" უბნების კომბინაციის გამოყენებით შესაძლებელია პირველში ტენიანობის მაღალი და მეორეში დაბალი ტენიანობის უზრუნველყოფა. ეს საშუალებას იძლევა შენარჩუნდეს ელექტრული გამომუშავება მაშინაც კი, როდესაც "სველი" ტერიტორია წყლით არის გაჯერებული. მას შემდეგ, რაც "ბატარეა" დარჩა ღია, ნოტიო გარემოში 30 დღის განმავლობაში, ტენიანობა კვლავ შენარჩუნდა "სველ" ადგილზე, რაც ადასტურებს მოწყობილობის ეფექტურობას ელექტროენერგიის შენარჩუნებაში.

სინგაპურის გუნდის დიზაინმა ასევე აჩვენა მაღალი მოქნილობა და გაუძლო გადახვევას, გორვასა და მოხრას. მკვლევარებმა აჩვენეს „ბატარეის“ მოქნილობა ორიგამის ამწეზე დაკეცვით, რამაც გავლენა არ მოახდინა მის მუშაობაზე. MEG მოწყობილობა შეიძლება უკვე გამოყენებული იყოს სკალირების სიმარტივისა და კომერციულად ხელმისაწვდომი ნედლეულის გამო.

"წყლის შთანთქმის შემდეგ, ერთი 1,5x2 სმ ენერგიის გამომუშავების ქსოვილის ნაჭერს შეუძლია უზრუნველყოს 0,7 ვ-მდე 150 საათის განმავლობაში მუდმივ გარემოში."თქვა ექიმმა ჟანგ იაოქსინგმა კვლევითი ჯგუფიდან.

NUS-ის გუნდმა ასევე წარმატებით აჩვენა მათი ახალი ენერგეტიკული მოწყობილობის მასშტაბურობა სხვადასხვა აპლიკაციებისთვის. NUS-ის გუნდმა დააკავშირა ამ „ქსოვილის“ სამი ცალი და მოათავსა ისინი 3D-დაბეჭდილ ყუთში სტანდარტული AA ბატარეის ზომით. აწყობილი მოწყობილობის ძაბვა იყო 1,96 ვ.

NUS-ის გამოგონების მასშტაბურობა, კომერციულად ხელმისაწვდომი ნედლეულის მოპოვების მოხერხებულობა და წარმოების დაბალი ღირებულება ამ გამოგონებას მასიური წარმოებისთვის შესაფერის ხდის. მკვლევარებმა უკვე განაცხადეს პატენტზე და გეგმავენ შეისწავლონ პოტენციური კომერციალიზაციის სტრატეგიები რეალურ სამყაროში აპლიკაციებისთვის.

ასევე წაიკითხეთ:

თქვენ შეგიძლიათ დაეხმაროთ უკრაინას რუსი დამპყრობლების წინააღმდეგ ბრძოლაში. ამის საუკეთესო გზაა უკრაინის შეიარაღებული ძალებისთვის თანხების შემოწირულობა Savelife ან ოფიციალური გვერდის საშუალებით NBU.

ჯერილოnews.nus.edu.sg

დარეგისტრირდით

0 კომენტარები

ჩაშენებული მიმოხილვები

ყველა კომენტარის ნახვა

სხვა სტატიები

მეცნიერებმა გამოიგონეს „აკუმულატორი“, რომელიც ჰაერში ტენიანობისგან იტენება

Ბოლო კომენტარები