تامین برق فیبرهای نوری از مارماهی ها

به گزارش کلیک،اين فيبرهاي قابل انعطاف، نيروي مورد نياز لامپ هاي الكترونيكي و ساعت هاي مچي را توليد می کنند. به تازگی دانشمندان اعلام کرده اند که فیبر جديد به دليل اينكه از طبيعت الهام گرفته و مشكلات دنياي واقعي را حل كرده و از بعضي جهات نيز بر طبيعت چيره شده بسيار جالب توجه است.

ولتاژ بالا
مارماهي هاي الكتريكي مي توانند شوك هاي كشنده اي را براي بيهوش كردن طعمه و دفاع از خود در مقابل صيادان ايجاد كنند.اين ماهي ها، داراي سلول هايي به نام الكتروكيت هستند كه يون هاي الكتريكي را براي توليد ميدان هاي الكتريكي در خود ذخيره مي كنند.
اين الكتروليت ها به تنهايي درمارماهي هاي الكتريكي، ولتاژ كمي حدود تنها ١.٥ ولت توليد مي كنند. ولي در مارماهي ها، هزاران عدد از اين الكتروليت هاي صفحه مانند وجود دارد كه به همراه هم براي توليد شوك هاي كشنده اي معادل ٦٠٠ ولت عمل مي كنند. اين ولتاژ حدود پنج برابر ولتاژي است كه توسط يك پريز برق آمريكايي توليد مي شود.

دانشمندان قصد داشتند كه از انرژي مارماهي هاي الكتريكي در دستگاه هاي ساخته دست انسان استفاده كنند. براي اين كار، آنها فيبرهايي ساختند كه عملكرد اين موجودات را در افزايش ولتاژ از طريق جمع ولتاژهاي كوچك شبيه سازي مي كرد.
اين فيبرها در واقع مثل خازن عمل می کنند. به اين معنا كه تركيب رساناهاي الكتريكي و عايق هاي الكتريكي و يا موادي كه مانع عبور جريان الكتريسيته مي شوند را به حالت متناوب در مي آورند.خازن ها شارژ الكتريكي را روي صفحات رسانا ذخيره مي كنند و مي توانند انرژي را خيلي سريع تر از باتري ها ذخيره و يا آزاد كنند و انرژي كمتري نسبت به باتري ها مصرف مي كنند.

دانشمندان خازن ها را ابتدا با يك لايه كربن دور فيبرهاي كائوچويي قابل انعطاف به پهناي ٥٠٠ ميكرون كه حدود ٥٠ برابر ميانگين پهناي موي انسان است،مي پوشانند.اين فيبرها و لوله هاي كربن داراي طول نانومتري كه معادل يك ميلياردم متر است هستند كه داراي ويژگي هاي الكتريكي و مكانيكي خاصي هستند.
محققان متوجه شدند كه اين صفحات كربني رساناي الكتريكي، به كلي عايق هاي كائوچويي را نپوشانده اند و فاصله هايي بين آنها وجود دارد.اين فاصله ها بسيار مهم هستند زيرا خازن ها، هم شامل بخش هاي رسانا هستند و هم عايق.
سپس دانشمندان قطعات ژله اي الكتروليت رساناي الكتريكي را روي اين فيبرها كار گذاشتند.الگوي قطعاتي كه دانشمندان مورد استفاده قرار دادند، فيبرها را به خازن تبديل مي كرد.

هرچه يك فيبر داراي بخش هاي متناوب صفحات نانو و فواصل كائوچويي عايق الكتريكي بيشتري بود، ولتاژي كه توسط آن توليد مي شد بيشتر بود.طبق گزار ش آنلاين محققان در سايت Journal Advanced Materials، فيبري كه ارتفاعي حدود ٣٩ فوت (١٢ متر) داشت، قادر به توليد ١٠٠٠ ولت بود.
در تحقيقاتي كه پيش از اين صورت گرفته بود نيز رفتار مارماهي الكتريكي شبيه سازي شده بود و قطعات الكتروليت مانندي با هم كار مي كردند. ولي اين قطعات قابل استفاده نبودند زيرا توسط سيستم هاي فلزي به هم وصل شده بودند و طبق نظر محققان داراي انعطاف بسيار كمي بودند.اين دستگاه جديد همه قطعات الكتروليت را به هم متصل مي كند. ما فكر مي كنيم كه اين يافته ها موجب ايجاد يك استراتژي كارآمد براي پيشرفت دستگاه هاي الكترونيكي پوشيدني مي شود.

فيبر قدرتي
طبق نظر محققان اين فيبرهاي قابل انعطاف مي توانند ٧٠ درصد بيش از اندازه اوليه شان تغيير طول بدهند و این در شرایطی است که ويژگي هاي الكتريكي يا ساختاري آنها تغيير پيدا نم كند.اين تيم همچنين نشان داده است كه اين فيبرها مي توانند در هم تابيده شوند و قابل جاسازي در الياف لباس باشند.
محققان عنوان كرده اند كه فيبرهاي مارماهي مي توانند منبع تغذيه دستگاه هاي الكترونيكي كوچك نيز باشند. به عنوان مثال براي آزمايش، آنها از مچ بندهاي انرژي براي تغذيه ساعت مچي هاي الكترونيكي استفاده كردند و اين فيبرها را در الياف تي شرت به كار بردند و از آنها براي تغذيه ٥٧ ديود ساطع كننده نور (LED)استفاده كردند. در آينده ممكن است این فیبرهای انرزی بخشي از لباس هاي روزانه ما باشند و منبع انرژي دستگاه هاي پوشيدني مانند ساعت مچي هوشمند اپل و عينك گوگل باشند.
دانشمندان هم چنين خازن هاي خود را براي ساختن دستگاهي كه بتواند انرژي را هم توليد و هم ذخيره كند، به صفحات خورشيدي فيبر مانند متصل كردند. در عمل، اين فيبرهاي به هم متصل وقتي در معرض نور قرار گرفتند و توانستند ١٠ ولت الكتريسيته توليد كنند كه طبق نظر آنها براي بعضي از دستگاه هاي الكترونيكي كوچك كافي است.طبق نظر محققان، فيبرهاي خورشيدي هم چنين قابليت شارژ مجدد فيبرهاي باتري را در دستگاه هاي پوشيدني دارند.

منبع:sciencedaily