تطوير خيوط تنتج كهرباء يمكنها تزويد المدن بالطاقة

يعتبر حصاد الطاقة المتجددة من كل مصدر، مجالًا مهمًا للغاية، في ظل الجهود البحثية المتواصلة، لتطوير بدائل عن حرق الوقود الأحفوري، أحد الأسباب الرئيسية لتغير المناخ.

وأعلن فريق بحثي من جامعة تكساس في دالاس الأمريكية، عن نجاح بحوثهم الخاصة بإجراء تحسينات جديدة على خيوط لحصاد الطاقة تسمى"تويسترونس".

واخترع الباحثون بمعهد "نانو تيك" خيوط "تويسترونس" لأول مرة عام 2017، وعلى مدار هذه السنوات أجروا عليها العديد من التحسينات، حتى جاءوا بالنسخة الجديدة، التي يمكنها حصد الكهرباء بكميات غير مسبوقة، مقارنة مع أنظمة جمع الطاقة الميكانيكية الحالية.

وصنع الباحثون تقنيتهم، من خيوط عالية القوة والمرونة وخفيفة الوزن، ومدمجةً مع مادة الجرافين، وأنابيب نانوية كربونية بحجم أرق 10.000 مرة من شعرة الإنسان، وعند شد أو تمدد هذه الخيوط بشكل متكرر، فإنها تنتج كهرباء.

وأظهرت التجارب، عند تمديد خيوط "تويسترون" الجديدة 30 مرة في الثانية بتردد (30 هرتز)، أدى إلى توليد 3.19 كيلووات من الطاقة الكهربائية، وذلك بزيادة 12 ضعفًا، من تقنيات حصاد الطاقة الميكانيكية المماثلة لها.

وقال تشونغ وانغ، الباحث المشارك في الدراسة: "وضعنا في هذه النسخة الجديدة الجرافين على ورقة من الأنابيب النانوية ثم قمنا بلفها معًا في خيوط، وأدى هذا إلى تحسين كبير في السعة، وفي كمية الكهرباء التي يمكن حصادها من هذه الخيوط".

وشرح الباحث تشونغ وانغ، أن الآلية الأساسية لهذه الخيوط هي أنه عند شدها، فإن حزم الأنابيب النانوية الكربونية تتلامس مع بعضها البعض، مما يزيد من كثافة الإلكترونات في المادة، ويؤدي ذلك إلى ارتفاع ناتج الجهد الكهربائي.

تطبيقات متعددة

وأكد الفريق البحثي على إمكانية استخدام خيوط "تويسترونس" الجديدة في العديد من التطبيقات.

من ناحيته، تحدث راي بوغمان، الباحث المشارك في الدراسة، عن إمكانية استخدام هذه الخيوط في حصاد الطاقة من أمواج البحار والمحيطات، للمساعدة في تزويد المدن بالكهرباء.

كما ويمكن استخدامها في تشغيل التقنيات الاستشعارية، والأجهزة القابلة للارتداء والتي تتيح تشغيلها من حركات جسم مستخدمها.

ويمكن كذلك دمجها في قفازات، لتعمل بالطاقة الذاتية كمترجم لغة إشارة لذوي الإعاقة السمعية، وذلك من خلال إنتاجها للكهرباء.

وفي تجربة إثبات ذلك، عمل الباحثون على خياطة خيوط "تويسترون" الجديدة في قفاز.

وعندما ارتدى القفاز أحد المشاركين في التجربة، وبدأ بتشكيل حروف وعبارات مختلفة في لغة الإشارة، فإن إيماءات يده أنتجت طاقة كهربائية.