گجت پوشیدنی که با ریز آهنربا برق تولید می کند

به گزارش جام‌جم آنلاین به نقل از نیواطلس، اگرچه در مورد دستگاه‌های پیزوالکتریک پوشیدنی که از حرکت افراد الکتریسیته تولید می‌کنند، بسیار شنیده‌ایم، چنین گجت‌هایی تحت شرایط خاصی به خوبی کار نمی‌کنند. حالا، یک بیوالکتریک پوشیدنی جدید می‌تواند در مواردی که گجت‌های قبلی با مشکل روبه‌رو می‌شدند، عملکرد بسیار خوبی از خود نشان دهد.

دستگاه‌های پیزوالکتریک هنگام فشرده شدن یا فشار وارد کردن روی‌شان جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند، اما این ابزار جدید با دستگاه‌های پیزوالکتریک مرسوم کمی متفاوت است. این دستگاه از «اثر مغناطیسی کشسان» (magnetoelastic effect) استفاده می‌کند که شامل استفاده از فشار مکانیکی برای فشار دادن به هم و جدا کردن آهنربا‌ها از داخل یک ماده است، بنابراین با تغییر قدرت میدان مغناطیسی آن ماده، یک جریان الکتریکی ایجاد می‌شود.

پیش از این، مولد‌های مغناطیسی از آلیاژ‌های فلزی سفت و سخت ساخته می‌شدند که بسیار سفت و محکم بودند و به راحتی قابل پوشیدن نبودند. گروهی از مححقان دانشگاه یو‌سی‌ال‌ای به سرپرستی دکتر جون چن، موفق به تولید نوعی مولد مغناطیسی شده‌اند که به اندازه کافی نرم و انعطاف‌پذیر است و می‌تواند بر روی اغلب قسمت‌های متحرک بدن پوشیده شود. این ماده از یک ماتریس پلیمری سیلیکون با کاتالیزور پلاتین تشکیل شده است که در داخل آن آهنربا‌های نئودیمیوم-آهن-بور در مقیاس نانو قرار دارد.

وقتی این دستگاه از طریق نوار سیلیکونی به آرنج داوطلب متصل شد، جریان الکتریکی ۴.۲۷ میلی‌آمپر بر سانتی‌متر مربع ایجاد کرد. این امر با حرکت آرنج فرد انجام می‌شد که باعث می‌شد آهنربا‌های کوچک بار‌ها از هم جدا شده و به هم فشار داده شوند. علاوه بر این، آزمایشات نشان داد که این دستگاه آن‌قدر حساس است که می‌تواند امواج نبض انسان را به سیگنال الکتریکی تبدیل کند؛ این یعنی می‌توان از این مولد انعطاف‌پذیر خود شارژ شونده برای رصد قلب استفاده کرد.

به گفته چن، این مولد مزایای کلیدی نسبت به گزینه‌های موجود دارد. وی می‌گوید: «فناوری‌های تبدیل انرژی بیومکانیکی به الکتریکی فعلی، از جمله نانو مولد‌های تریبوالکتریک و پیزوالکتریک، با چالش‌های اجتناب ناپذیری مانند چگالی جریان بسیار کم و امپدانس داخلی بالا روبرو هستند. مهم‌تر از همه، عملکرد خروجی الکتریکی آن‌ها در برابر رطوبت محیط ناشی از تعریق و محیط سیال بدن انسان آسیب‌پذیر است، که کاربرد‌های عملی آن‌ها را در بدن به شدت محدود می‌کند.»

در مقابل، این مولد مغناطیسی نرم خروجی بالاتری دارد و تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد. چن می‌افزاید: «اگرچه می‌توان انواع دیگر مولد‌ها را از طریق پوشش ضد آب در برابر رطوبت محافظت کرد، اما چنین روشی معمولاً بازده تبدیل انرژی بیومکانیکی به الکتریکی آن‌ها را کاهش می‌دهد.»

نتایج این تحقیق به تازگی در مجله علمی Nature Materials منتشر شده است.