مولد كهربائي يعمل بالاحتكاك في الصين

لم يتوقف العلم، في طريقه إلى مد البشرية باكتشافات جديدة، يتم استخدامها من أجل تطوير الاستخدامات المعتادة لأغراض عديدة.

في هذا السياق، تمكن خبراء صينيون من تطوير مادة جديدة لاستخدامها في توليد الطاقة، ويطلق المتخصصون على هذه المادة الجديدة «Energy Harvesting» التي تعني بالعربية "جنّي الطاقة".

ويتم من خلالها توليد كميات ضئيلة من الطاقة الكهربائية من فروق درجة الحرارة أو من الحركات اليومية التي يقوم بها الإنسان على سبيل المثال أو الآلات، ويمكن استخدام تلك الطاقة في تشغيل أجهزة صغيرة متنقلة.

وتوجد هناك إمكانية لتوليد هذه الطاقة باستخدام ما يعرف بمُعامل الاحتكاك الكهربائي، والذي ينتج خلاله شحنات كهربية في مادتين عندما تكونان ملتصقين ثم يتم فصلهما. ثم يمكن أن تولد هذه الشحنات الكهروستاتيكية من خلال ما يعرف بالحث الكهروستوني تياراً كهربياً في موصل كهربائي.

طور وانج قبل سنوات بالفعل مولداً نانونياً يولد الكهرباء بالاحتكاك سماه تينغ. ثم استمر في تطويره، وأطلق على الجيل المطور منه ستنج وهو الإسم الناتج عن إضافة حرف ،S الذي اختصر به كلمة skinالإنجليزية التي تعني بشرة، إلى الإسم الأصلي تينغ وهو مولد شفاف بنسبة نحو 96 بالمئة.

ما أنه من الممكن مط جهاز ستنغ يزيد سمكه قليلاً عن 2 مليمتر إلى أكثر من عشرة أمثال طوله ليولد بذلك طاقة أكثر من الطاقة التي يولدها في حالة السكون حسبما أوضح وانغ وزملاؤه في مجلة "ساينس أدفانسيس" المتخصصة.

وأصبحت هذه الصفات الخاصة ممكنة بفضل مولد كهربائي من نوع خاص، إنه هيدروجيل مع مركب أكريلاميد الذي يحتوي على كلوريد الليثيوم. وتستخدم مادة هيدروجيل في تحريك الأيونات (ذرات أو جزيئات مشحونة كهربيا) وشحنها بتيار كهربائي كلما تحركت المادة اللدنة المحيطة أو ضغطت.

وتتكون هذه المادة اللدنة إما ثنائي ميثيل السيلوكزان الشفاف أو مادة مستخدمة في صناعة شريط لاصق مزدوج يمكن مطه بشكل بالغ. استطاع وانج وزملاؤه الوصول بقدرة مولد ستنغ إلى جهد كهربائي بقوة 145 فولت وكثافة طاقة سطح بقوة 35 ملي واط لكل متر مربع.

وقال الباحثون إن المواد اللدنة والهيدروجيل المستخدمة في صناعة المولد خفيفة جدا ورخيصة الثمن جداً "، ومن الممكن أيضا تصميم جهاز ستنج بأشكال مختلفة وغير معقدة طالما أن هناك شريطا مطاطيا رقيقا يحيط بالهيدروجيل و يمنع التسرب".

وفى تعليقه على هذا الإنجاز العلمي قال الدكتور بيتر فوياس من جامعة فرايبورج الألمانية إن الشفافية واستخدام الهيدروجيل المملوء بالأيونات كأقطاب كهربية شيء جديد حقا، ولكنه شكك في إمكانية تطبيق جهاز ستنج بشكل واسع مضيفا: "إذا كان من اللازم عمل ضغط يعادل 12 كيلوجراما لتوليد 40 مايكروات فإن هناك طرقا أكثر فعالية بكثير من ذلك".

ولكن الخبير الألماني لم يستبعد استخدام هذا المولد الكهربائي في الأحذية التي بها مثل هذه القوى المطلوبة لتوليد الكهرباء.

وقال فوياس إنه من غير الواضح أيضا مدى قدرة تحمل المولدات النانونية التي تعمل بالاحتكاك الكهربائي فترة طويلة ولكنه لم يستبعد مع ذلك أن يستخدم مولد ستنغ في نطاقات محدودة في ظل انخفاض تكلفته.