برداشت انرژی از حرکت انسان با فناوری ایرانی/ الیافی با خاصیت پیزوالکتریک ساخته می‌شود

 گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا-هانا حیدری, علم و صنعت طی سال‌های اخیر دستخوش تغییرات بسیاری شده‌اند که این امر تأثیر شگرفی بر زندگی بشر گذاشته است. توسعه سریع فناوری باعث  شده شاخه‌های علمی مختلف علم به شدت به یکدیگر نزدیک شوند. یکی از دستاوردهای فناوری مدرن سازه‌های لیفی هوشمند است که در حوزه‌های مختلفی به کار می‌رود. یکی از کلیدی‌ترین مواد تشکیل‌دهنده سازه‌های لیفی پیزوالکتریک‌ها هستند، موادی با قابلیت تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی و برعکس.

تولید الیاف منعطف با خاصیت پیزوالکتریک

 پیزوالکتریک در حالت عادی طرد و شکننده است و نمی‌توان از آن در تولید منسوجات و لباس استفاده کرد. به همین دلیل دانشمندان به دنبال مواد جدیدی بودند که علاوه‌ بر خواص مواد پیزوالکتریک، انعطاف‌پذیری بالایی نیز داشته باشد. یک محقق ایرانی به نام محمد سجاد سرایانی بافقی طی پروژه دوره کارشناسی ارشد خود موفق به تولید لایه الیاف منعطفی شده که توانایی تبدل انرژی الکتریکی و مکانیکی به یکدیگر را دارد.

وی با به‌کارگیری نانوالیاف و نوعی پلیمر پیزوالکتریک به نام «پی‌دی‌دی‌اف» لایه الیافی با انعطاف‌پذیری بالا تولید کرده که قابلیت تبدیل انرژی الکتریکی و مکانیکی به یکدیگر را دارد. نمونه اولیه این الیاف ساخته شده اما صنعت تمایلی به توسعه این فناوری ندارد، البته شرکت‌های خاصی در حال کار روی این الیاف منعطف با خاصیت پیزوالکتریکی هستند.

دستگاهی برای سنجش خروجی الیاف پیزوالکتریکی

این الیاف پیزوالکتریکی در صنایع مختلفی کاربرد دارد، به همین دلیل سرایانی طی تحصیل در دوره دکتری به اندازه‌گیری طول عمر این لایه الیافی و میزان کارامدی آن در صنایع مختلف پرداخت. همچنین در این حین به دنبال کشف کاربردهای جدیدی برای این لایه الیافی با خاصیت پیزوالکتریکی بود. وی با همکاری یکی از دانشجویان مقطع دکتری دانشکده الکترونیک دانشگاه صنعتی امیرکبیر برای نخستین بار در جهان دستگاهی برای ارزیابی خروجی لایه‌های الیاف پیزوالکتریک ساخت.

به گفته سرایانی؛ این لایه‌ها از نانوالیاف پیزوالکتریکی ساخته شده‌اند که در حالت عادی خروجی بسیار پایینی دارند، به همین دلیل اندازه‌گیری خروجی آنها بسیار دشوار است. بنابراین برای اندازه‌گیری خروجی این لایه‌های الیافی به ابزار دقیقی نیاز بود. دستگاه ارزیابی‌کننده خاصیت پیزوالکتریک توانایی اندازه‌گیری خروجی الکتریکی لایه‌ها را دارد. این دستگاه مشابه خارجی یا داخلی ندارد. درواقع تا پیش از این دستگاهی برای اندازه‌گیری خروجی لایه‌های الیافی وجود نداشت.

مزیت‌های دستگاه ارزیابی‌کننده خاصیت پیزوالکتریک

یکی از نخستین‌ کارهای انجام‌شده با استفاده از دستگاه ارزیابی‌کننده خاصیت پیزوالکتریک، برداشت انرژی از حرکت انسان بود. بدین‌ترتیب می‌توان لباسی طراحی کرد که انرژی مکانیکی حاصل از راه رفتن را به انرژی الکتریکی تبدیل کند. سپس از این انرژی الکتریکی برای شارژ کردن وسایل الکترونیک کوچک مانند ساعت هوشمند و گوشی همراه استفاده کرد. 

کاربرد الیاف پیزوالکتریکی تنها به صنعت نساجی محدود نمی‌شود و می‌توان از این فناوری در بخش‌های دیگر نیز استفاده کرد. برای مثال از این فناوری برای ساخت داربست‌های سلولی استفاده می‌شود که می‌توان سرعت رشد آنها را مهندسی کرد. نمونه صنعتی این دستگاه ارزیابی‌کننده  خاصیت پیزوالکتریک ساخته شده و در حال حاضر محققان و پژوهشگران از دانشگاه‌های سراسر کشور از آن برای پیشبرد پروژه‌های تحقیقاتی خود استفاده می‌کنند.

 دقت اندازه‌گیری این دستگاه ارزیابی‌کننده خاصیت پیزوالکتریک میکرو ولت و نانوآمپر است. چنین دستگاهی برای نخستین بار در جهان و به دست محققان ایرانی ساخته شده است با این حال صنعتگران داخلی علاقه‌ای به سرمایه‌گذاری روی این محصول ندارند چراکه کالاهای فعلی مشتری دارند، بنابراین نیاز به معرفی محصولات هوشمند به بازار وجود ندارد. ستاد توسعه فناوری نانو برای تجاری‌سازی این دستگاه ارزیابی‌کننده اقداماتی انجام داده اما محصول نهایی هنوز به تجاری‌سازی نرسیده است.

انتهای پیام/4021/پ