هل يمكن لسترة أو بنطلون جينز يومًا ما أن تشغل هاتفك المحمول والأجهزة الإلكترونية الأخرى؟
هذا هو هدف فريق متعدد التخصصات من العلماء بما في ذلك معهد أبحاث المواد المرنة بجامعة هيريوت وات ، الذين يقفون وراء مشروع جديد لحصاد الطاقة الحركية المتولدة في الملابس من خلال أحدث تقنيات النانو.
يحاول الأكاديميون ، وجميعهم من اسكتلندا وأيرلندا ، إنشاء نظام طاقة مستقل يمكن ارتداؤه قائم على الاحتكاك. سيستخدمون المولدات النانوية المتطورة المصممة لالتقاط وإعادة استخدام الطاقة الحركية في مواد الملابس التي يتم إنشاؤها أثناء تحرك مرتديها. إذا نجحت ، سيتم نسج هذه الأجهزة الصغيرة غير المزعجة في الملابس اليومية.
يقول الفريق بهم التكنلوجيا يمكن أن تكون متاحة في وقت مبكر من عام 2027 وتكون قادرة على تشغيل مجموعة من الأجهزة مثل الهواتف المحمولة والساعات الذكية والأجهزة اللوحية.
يتولى البروفيسور جورج ستيليوس من مدرسة هيريوت وات للمنسوجات والتصميم في الحدود الاسكتلندية قيادة الجوانب النسيجية للمشروع. إنه يبحث في طرق تطوير التكنولوجيا ودمجها في الملابس.
قال: "كبشر ، ننفق بشكل جماعي كمية هائلة من الطاقة ونحن نتحرك ، فلماذا لا نلتقطها ونستخدمها بشكل جيد؟
"إن القيام بذلك لن يفيد الكوكب فقط في حربنا ضد تغير المناخ ولكن أيضًا توفير الراحة المستمرة لحياة الناس.
"يعتبر نوع النسيج والميكانيكا ، والأهم من ذلك التفاعل السطحي للنسيج ، أمرًا حيويًا في تمكيننا من توليد طاقة كافية من خلال تأثير اقتران الحركة وتكنولوجيا النانو لتوليد مصدر متجدد للكهرباء."
المشروع عبارة عن تزاوج بين أحدث العلوم والنسيج.
بنفس الطريقة التي يتم بها إنشاء الكهرباء الساكنة ، يتطلع العلماء إلى تحسين الاحتكاك المتولد بين مادتين من أجل توليد شحنة. إنهم يطورون نسيجًا مرنًا يُعرف باسم مولد النانو الكهربائي الاحتكاري ، أو اختصارًا TENG ، لتسخير وتخزين مصدر الطاقة المستدامة هذا.
فشلت المحاولات السابقة لإنشاء نسيج TENG إلى حد كبير بسبب عدم قدرتها على توليد الطاقة الكافية. لكن هذا المشروع الأخير يهدف إلى استخدام مواد متخصصة لزيادة احتكاك النسيج إلى أقصى حد وتصميم TENG عالي الكفاءة مع أداء محسن.
يتابع البروفيسور Stylios: “التحدي الأكبر الذي يواجهنا هو زيادة إنتاج الطاقة لدينا لجعل هذا خيارًا قابلاً للتطبيق. على سبيل المثال ، تنتج TENGs النسيجية حاليًا طاقة في نطاق ميكرو واط إلى ملي واط. نحن بحاجة إلى زيادة مستوى الاحتكاك بشكل كبير من أجل تحقيق إنتاج يصل إلى مئات الملي واط ، وهو أمر مطلوب لتشغيل معظم الأجهزة المحمولة.
"إجابتنا على هذه المشكلة هي إنشاء مادة نسيجية فعالة للغاية لتوليد الطاقة لاستخدامها في كل ثوب. نحن نتطلع إلى تحسين الاحتكاك واستخدام تقنيات معالجة المواد المتقدمة لإنتاج أسطح تعمل على ألياف بحجم ميكرون ".
في حين أن فكرة ارتداء الكهرباء المخزنة بشكل فعال قد تبدو خطيرة ، يقول الأستاذ ستيليوس إنه لا يوجد ما يخشاه.
وقال "هذه التكنولوجيا آمنة للارتداء والاستخدام لأن مستويات الإنتاج الحالية منخفضة للغاية ولا تسبب أي ضرر للمستخدم".
"سيكون التركيز في مناطق الاتصال القصوى بالجسم مثل جانب المرفقين.
"بمجرد أن نقوم بتوليد هذه الطاقة وتخزينها ، فإن السؤال هو كيف يمكننا نقلها إلى الأجهزة المحمولة؟ لدينا طريقتان للقيام بذلك. أولاً ، يمكننا تخزين الكهرباء في بوليمر صغير بطارية على الملابس نفسها ، لكني أفضل الخيار الثاني لنقل الكهرباء لاسلكيًا مباشرةً ، عن طريق حمل الهاتف في جيوبنا ببساطة ".