پارچه‌ای که می‌تواند از حرکات ما انرژی تولید کند

فرض کنید لباسی که بر تن دارید، می‌تواند گوشی یا ساعت هوشمند شما را شارژ کند. مکانیزم چنین قابلیتی چگونه خواهد بود؟

پارچه پیچ‌خورده که از نانوتیوب‌های کربن پوشیده از ژل تولید شده، همان چیزی است که ما برای تولید انرژی از اطرافمان نیاز خواهیم داشت.

این ماده تویسترون  نامیده می‌شود و نتایج قابل توجهی در آزمایشگاه داشته است. این پارچه می‌تواند به نوعی برداشت‌کننده انرژی تبدیل شود که انرژی تغییرات کوچک بدن ما، وسایل خانه یا محیط‌های بزرگ‌تر را به برق تبدیل کند.

کارتر هاینز، از دانشگاه تگزاس در دالاس، سرپرستی تیم پژوهشگرانی را بر عهده دارد که این فناوری را توسعه می‌دهند. او می‌گوید: «برای آنکه تصویر روشنی از برداشت‌کننده‌های تویسترون داشته باشید، فرض کنید یک نخ دارید، آن را می‌کشید و الکتریسیته تولید می‌شود.»

مفهوم ذخیره‌ی مقدارهای کم انرژی از گرمای محیط، امواج رادیویی یا جنبشی به الکتریسیته برای تأمین انرژی دستگاه‌های الکترونیکی همراه، ایده‌ی جدیدی نیست.

کمی جای تعجب دارد که چرا ما این‌قدر به این ایده علاقه داریم. جهان ما با سطوح اندک امواج الکترومغناطیسی، اصطکاک و گرادیان دمایی در جنبشی آهسته است و ما از این جنبش برای ایجاد الکتریسیته استفاده می‌کنیم.

با وجود تنوع این انرژی‌ها، ما هنوز به دنبال ماده‌ای هستیم که بتواند این انرژی را جذب کند و قوی، ارزان، همه‌کاره و بهینه باشد.

تویسترون ممکن است راه‌حل نهایی ما نباشد؛ اما قطعا راه‌حلی امیدوارکننده است.

مکانیزم تولید الکتریسیته در پارچه خیلی ساده است. دسته‌ای از اتم‌های کربن که به شکل لوله درآمده‌اند، ۱۰ هزار بار نازک‌تر از موی سر انسان هستند. این نانوتیوب‌ها، یک فیلامنت کامل را به وجود می‌آورند.

این نانوتیوب‌های کربنی بلند در یکدیگر تنیده و بافته‌ می‌شوند و ساختاری منعطف به وجود می‌آورند. رشته‌ای را در نظر بگیرید که خیلی پیچیده شده است و وقتی کشیده می‌شود، دوباره به حالت اولیه‌ی خود بازمی‌گردد.

سپس این ساختار با محلول الکترولیت (چیزی به‌سادگی آب نمک) پوشانده می‌شود. حال نانوتیوب‌ها بارها را بازآرایی می‌کنند تا ولتاژ تولید شود. نا لی، از پژوهشگران تیم، می‌گوید:

در واقع این نخ‌ها نوعی ابرخازن هستند. در یک خازن معمولی، شما از انرژی  یک باتری استفاده می‌کنید تا بارها را به خازن اضافه کنید. اما در این مورد، وقتی رشته‌ی نانوتیوب کربنی را در یک حمام الکترولیت قرار می‌دهید، نخ‌ها به‌وسیله‌ی الکترولیت شارژ می‌شوند. به هیچ باتری یا ولتاژ خارجی‌ای نیاز نخواهیم داشت.

بار حاصل از کشیده شدن این رشته‌ها اعجاب‌انگیز است؛ مخصوصا وقتی در نظر بگیریم که این نخ‌ها در واقع رشته‌هایی کربنی هستند.

اگر یک کیلوگرم از این مواد را با فرکانسی مانند سی بار در ثانیه حرکت دهید، ۲۵۰ وات برق تولید خواهید کرد. این مقدار بیشتر از مقدار کافی برای استفاده از یک کامپیوتر رومیزی و شاید یک هیتر کوچک باشد.

البته راه‌های بهینه‌تری برای تولید این نوع بار وجود دارد. اما چسباندن این ماده به چیزی که مدام در حال حرکت است مانند پارچه، می‌تواند راهی آسان برای دستیابی به الکتریسیته در مکان‌هایی که باتری‌ها یا انرژی خورشیدی در دسترس نیست باشد. لی می‌گوید:

می‌توان از این انرژی‌های تلف‌شده، برای تأمین انرژی لازم اینترنت اشیاء، مانند آرایه‌ای از سنسورهای توزیع‌شده استفاده کرد.

پژوهشگران با استفاده از تویسترون یک پیراهن ساختند و دریافتند که حتی فقط نفس کشیدن ساده هم برای تولید الکتریسیته مورد نیاز کافی خواهد بود.

آن‌ها رشته‌ای نازک به طول ۱۰ سانتی‌متر را به یک بادکنک و یک وزنه متصل کردند و تغییرات ولتاژ آن را طی  حرکت‌های یک‌ثانیه‌ای بادکنک اندازه گرفتند.

خروجی این آزمایش، ۱.۷۹ میکرو وات برق بود که برای کمتر از یک گرم پارچه‌ی آویزان از یک بادکنک اصلا بد نیست. ری بافمن، از پژوهشگران گروه، می‌گوید:

اگر برداشت‌کننده‌های انرژی تویسترون کمی ارزان‌تر بودند، آن‌ها قادر خواهند بود انرژی بسیار زیاد موج‌های اقیانوس را برداشت کنند.

در حال حاضر، تولید این پارچه آسان یا ارزان نیست و این امر بدین معنا است که این فناوری هنوز راه زیادی تا عمومی شدن در پیش دارد. اما فناوری نانوتیوب‌های کربنی افق‌های امیدبخشی در زمینه‌های مختلف پدیدار کرده است. شاید در آینده‌ای نه‌چندان دور، با ورزش کردن در لباس تویسترونی خود، تلفن هوشمندتان را شارژ کنید.