لتطوير تقنية حديثة النشأة قابلة للإرتداء، فإننا بحاجة ماسة إلى تطوير مصادر طاقتها. لذا قدَّم باحثون حلاً محتملاً عبر غابات الأنابيب النانونية الكربونية، والتي يرمز لها بـ(CNT).

لتطوير تقنية قابلة للإرتداء أُنشئت حديثاً، فإننا بحاجة ماسة إلى تطوير مصادر طاقتها. لذا قدَّم باحثون من جامعة ولاية ميشيغان الأمريكية حلاً محتملاً من خلال غابات الأنابيب النانونية الكربونية.

قاد الدكتور تشانجيونغ كاو -مدير مختبر الآلات والإلكترونيات، وأستاذ مساعد بجامعة ميشيغان للتعبئة والتغليف- فريقًا من العلماء لإنشاء مكثِّفات فائقة قابلة للتمدد لتشغيل الإلكترونيات القابلة للارتداء. حيث أظهر المكثّف الفائق والمطوّر حديثًا أداءً واستقرارًا رائعين، حتى عند تمدده إلى 8 أضعاف حجمه الطبيعي لآلاف دورات التمدد والتقلص.

قد تحفز نتائج فريق الباحثين التي نشرتها مجلة “Advanced Energy Materials” على تطوير أنظمة إلكترونية جديدة للطاقة، والأجهزة الطبية الحيوية القابلة للزرع، وكذلك أنظمة التعبئة الذكية.

صرَّح الدكتور كاو- قائلاً: “إن سر نجاح هذه التقنية هو الأسلوب المبتكر المتمثل في تفتيت صفائف الأنابيب النانونية الكربونية المتوافقة عموديا، أو ماتسمى بغابات (CNT)”. وأضاف: “بدلاً من وجود فيلمٍ رقيقٍ مسطح مقيد بشدة أثناء التصنيع، فإن تصميمنا هذا يسمح لهذا النوع من الغابات ذي الثلاثة أبعاد المترابطة من الحفاظ على الموصلية الكهربائية الجيدة، مما يجعلها أكثر كفاءة، وموثوقية، وقوة.”

معظم الناس يعرفون مسبقاً هذه التقنية القابلة للارتداء بشكلها التقليدي مثل ساعات “iWatches” التي تتصل بالهواتف الذكية. توجد تقنيتان بحاجة إلى بطاريات في المثال التالي: تخيل معي الآن وجود قطع الكترونية من الجلد الذكي لضحايا أصيبوا في حروق، والتي بإمكانها مراقبة الشفاء أثناء تزويد نفسها بالطاقة؛ هذا هو المستقبل الذي أراده كاو.

تُطَور في المجال الطبي إلكترونيات قابلة للارتداء تكون قادرة على إحداث إلتواءات شديدة، والتي بإستطاعتها التكيُّف مع الأسطح غير المستوية المعقدة. ويمكن دمج هذه الابتكارات في المستقبل مع الأنسجة والأعضاء الحيوية، من أجل الكشف عن الأمراض ومراقبة التحسن، والتواصل مع الأطباء.

ومع ذلك، فقد كانت المشكلة المزعجة في أن مصدر الطاقة لهذه التقنية لابد أن يلبس، وهو مصدرٌ متينٌ ويدوم طويلاً. فالسؤال هنا: لماذا تُطور هذه القطعٌ الجديدة إذا كان ينبغي عليهم تشغيل مجموعة بطارياتٍ ضخمة والتي ترتفع درجة حرارتها بسرعة، ولابد من إعادة شحنها؟ (إن هذا لهو أمر جانبي، ولكن وصلتك الفكرة.)

يعد د.كاو أول من استخدم الأنابيب النانونية الكربونية القائمة والملتفة لتخزين تطبيقات الطاقة القابلة للامتداد، والتي تنمو مثل الأشجار فتُضِلُ على الرقاقات المتشابكة. ويبلغ طول هذه الغابة حوالي 10 إلى 30 ميكرومتر تقريباً. وتشكل هذه الغابة بعد نقلها ولفها أنماطَ تمدُدٍ مذهلة كالبطانية. كما تحتوي هذه الغابة المترابطة ذي الثلاثة أبعاد على مساحة أكبر ويمكن تعديلها بسهولة باستخدام الجسيمات النانوية، أو تكييفها مع تصميمات أخرى.

تفوقت غابات كاو النانوية الملتفة من حيث قدرتها على جمع وتخزين الطاقة، على معظم المكثِّفات الفائقة المعتمدة على هذه الأنابيب النانونية الكربونية المعروفة. رغم تقدم أداء التقنية العالي وتحملها لألآف دورات التمدد والتقلص، إلاّ أنه ما زال هناك مجال لتطويرها أكثر.

يمكن تشريب جزيئات أكسيد الحديد بسهولة في الأنابيب النانونية الكربونية الملتفة، لكي تتحسن كفاءة الإختراع أكثر. وقد قال د.كاو: “على الأسلوب المخترع مؤخراً إشعال تقدم هذه الأنظمة الإلكترونية القابلة للتمدد ذاتية التشغيل.

المترجم: عبد السلام العقيل

تويتر: @7Asalam7

المراجع:خالد سعود الصالحي

تويتر:@khalooodeeee

المصدر: https://www.sciencedaily.com